| 研究課題/領域番号 |
18K05035
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 広島大学 (2020)
横浜市立大学 (2018-2019) |
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研究代表者 |
石元 孝佳 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (50543435)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | プロトン移動 / 疎水ナノ細孔 / ハイブリッド法 / 電子状態計算 / プロトン移動、 / 電子状態 |
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| 研究成果の概要 |
本申請では、疎水性ナノ細孔における高速プロトン移動機構の起源を明らかにするために、大規模系を計算可能な平面波基底と高精度計算に有利な局在基底の双方の特徴を併せ持つ平面波局在基底混合電子状態計算の開発および開発手法を用いて疎水性ナノ細孔における水の水素結合ネットワーク構造および高速プロトン移動機構の起源を解析した。また、局在基底部分に水素の量子効果を露わに考慮可能な計算手法を適用することで、疎水環境下でのプロトン移動の詳細を解析することが可能となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
プロトン移動は最も単純な化学反応であり、生体反応や材料開発において重要な役割を担っている。特に材料開発において、高速にプロトンを移動させることが出来れば、燃料電池の電解質の高性能化や新規機能材料の創出につながると期待されている。これまでに疎水性ナノ細孔中で高速にプロトンが移動することが実験的に観測されているが、その機構は理解されていない。このような社会的背景の中、分子シミュレーションを活用した本研究により、疎水ナノ細孔という不均一場での高精度プロトン移動機構の解析を可能とするための新規方法論の開発は重要であり、得られた結果は今後のより詳細なプロトン移動機構の解析につながる重要な成果である。
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