| 研究課題/領域番号 |
19K14901
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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19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
金子 敏宏 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任研究員 (00711540)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 分子動力学 / 熱泳動 / ソレー効果 / 混合系 / クーロン相互作用 / Green-Kubo 公式 / イオン液体 / 熱流束 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
熱泳動現象とは多成分混合系に温度勾配をかけることで濃度勾配が生じる現象であり，同現象を積極的に発現させることで物質供給や熱電変換などに応用できると期待されている．本研究では，分子動力学シミュレーションにおいて，これまで難しかったイオン液体や水溶液のように局所的な電荷をもつ分子が混在した系において，非現実的に大きい温度勾配を利用せずに熱泳動現象の度合いを計算する方法を開発する．具体的には，Green-Kubo公式をもとに熱泳動現象を予測する方法を定式化して分子動力学へ実装し，多くの実験測定が報告されている水／エタノール混合系において開発した手法の妥当性を検証し，熱泳動現象予測手法を確立する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，イオン液体や水溶液のように局所的な電荷を持つ分子混合系において，熱泳動現象の度合いを特徴付ける物理量である Soret 係数が決定する機構を明らかにすることを目指し，理論式の導出と計算手法の自作コードへの実装の両面から研究を進めた．質量・直径・分子間相互作がそれぞれ異なる2種類の分子を混合したときの分子動力学シミュレーションが実行可能となり， Soret 係数の計算方法を検証するための土台ができた．また，将来的に汎用ソフトでの計算結果を解析できる状態を目指して，力場パラメータや原子座標時系列を読み込むためのツール群を作成した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
熱泳動現象(Ludwig-Soret効果)とは多成分混合系に温度勾配をかけることで濃度勾配が生じる現象であり，同現象を積極的に発現させることで物質供給や熱電変換などに応用できると期待されている．このため，未知の物質の混合系に対して熱泳動現象の度合いを予測することが求められている．本研究により，分子動力学シミュレーションにおいて，非現実的に大きい温度勾配を使用せずに Soret 係数を予測するための基礎部分が完成した．
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