| 研究課題/領域番号 |
19K05369
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 新潟大学 |
|---|
研究代表者 |
大鳥 範和 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20272859)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
|
|---|
| キーワード | 液体 / 溶液 / 回転拡散係数 / 分子動力学法 / ストークス・アインシュタイン・デバイの関係 / ストークス－アインシュタイン－デバイの関係 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
液体中の分子の回転拡散係数について、物理化学的に特に重要な形状の分子に着目し、申請者らが独自に開発した手法に基づいて、必要十分な変数を用いて定式化する。次に、得られた表式に基づいて、回転拡散係数と粘性率の巨視的な関係を表すStokes-Einstein-Debye（SED）の式を、分子論的な関係式として再構築する。最後に、得られたSED式を、申請者が過去に導出した並進の自己拡散係数と粘性率の間の分子論的なStokes-Einsteinの関係式と組み合わせて、並進と回転拡散との結合の破れ（decoupling）に対する新たな判断基準として提案し、ガラス形成液体の動的不均一性の議論に適用する。
|
| 研究成果の概要 |
窒素分子の純液体中での並進および回転の拡散係数について、分子質量、慣性モーメント、数密度、分子形状、充填率、温度の各変数依存性を、分子動力学計算によって評価し、粘性率の評価結果と併せて定式化した。得られた表式は、種々の二原子分子と三原子分子の幅広い密度と温度での並進および回転の拡散係数ならびに粘性率の挙動を統一的に表現できることがわかった。これによって、直線型分子に対する並進および回転の拡散係数ならびに粘性率の定式化が達成されたと結論した。特に、並進の拡散係数と粘性率は分子形状に依存しないが、回転の拡散係数は分子形状に強く依存することが明らかとなった。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
回転拡散係数は、主として液体中での分子運動を記述する物理量として、並進運動の自己拡散係数と並んで重要な位置を占めている。一方、回転拡散に及ぼす分子形状の影響は、これまで慣性モーメントや分極などの分子内の質量や電荷の分布の影響と一体化して論じられ、純粋な形状の効果を議論した報告は皆無と言える。本研究結果は、純粋な形状の効果を、慣性モーメントや分極の効果から切り離して独立に評価し、分子形状を変数として回転拡散係数と関連するStokes-Einstein-Debyeの関係の定式化に成功した初めての成果である。
|
