| 研究課題/領域番号 |
18K14179
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
中農 浩史 京都大学, 工学研究科, 助教 (20711790)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | 電気化学 / 電子移動 / 電極 / 電解液 / 界面 / 分子動力学 / 電子状態 / 電子状態計算 / 電極電解液界面 / 分子動力学シミュレーション / 化学ポテンシャル / 電子カップリング / QM/MM / 化学ポテンシャル平衡法 / 自由エネルギー |
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| 研究成果の概要 |
本研究は、今後の科学技術においてますます重要性を増すと考えられる電極電解液界面の原子・電子レベルでの理解を目指し、電子状態理論と分子動力学法を組み合わせた理論的方法の開発を目指した。特に、電極電解液界面で起こる化学反応やコンデンサの理解に必須の、電圧を一定にして電極電解液系をモデル化する方法と、電子移動（酸化還元反応）の起こり易さを評価する方法の開発に取り組んだ。
主な研究成果として、従来の定電位古典分子動力学法を一般化した方法などを開発し、電極の電子分極効果を正しく取り入れ、電極電解液間電子移動のエネルギー変化を曖昧さなく評価することを可能にした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、電気エネルギーを生み出す舞台となる電極電解液界面を、原子・電子レベルで解析することの出来る理論的方法を開発することが出来た。開発した方法には、従来の方法の一般化に対応するもの、従来の電極電解液界面電子移動エネルギー変化の計算に内在する曖昧さを除くもの、一定電圧に保たれた二つの電極の電子状態を如何にして決定するかの新たな定式化、が含まれる。これらは電気化学系に対する理論を前進させたという学術的意義は勿論のこと、これらを基にした方法で電極電解液界面の解析をして得られる正確で新たな知見が、より適切に電気エネルギーを利用するデバイスの開発の基礎となる、という社会的意義を持つ。
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