| 研究課題/領域番号 |
13126203
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| 研究種目 |
特定領域研究(B)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
久保 百司 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90241538)
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| 研究分担者 |
高見 誠一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40311550)
宮本 明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50093076)
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| キーワード | 移動現象 / 触媒反応場 / 分子シミュレーション / 反応工学 / 触媒化学 / 触媒分子反応工学 / 高速化量子分子動力学法 / 非平衡分子動力学法 |
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| 研究概要 |
近年、第一原理量子化学計算に代表される理論化学・計算化学が触媒開発に大きなインパクトを与えるようになってきた。しかし、これらの情報は「触媒化学」が目的とする原子・分子レベルでの触媒材料の設計には役立つが、物質移動、物質拡散などは完全に無視されているため、「反応工学」とは全くかい離した研究分野であった。本研究領域全体の目的である「触媒化学」と「反応工学」を融合した「触媒分子反応工学」と呼ばれる研究分野の確立が求められて久しいが、計算化学の分野からは「触媒分子反応工学」に対するアプローチは全く行われていない。
そこで、本研究では研究代表者らがすでに開発している触媒反応ダイナミックスの解明に優れた高速化量子分子動力学法と拡散ダイナミックスの解明に優れる非平衡分子動力学法を融合し、移動現象を伴う触媒反応場のシミュレーションを確立することを目的とする。本年度は、上記プログラムを融合し、触媒反応ダイナミックスと拡散ダイナミックスの両方を扱えるプログラムの開発に成功した。本プログラムをPd膜への水素分子の吸蔵・透過プロセスに適用し、水素分子の解離吸着反応、Pd膜内部への拡散ダイナミックスの両方をシミュレーションすることに成功した。さらに、Pd膜以外の様々な系に応用することにも成功した。また、当初の計画にはなかったが、大規模系における反応ダイナミックスと拡散ダイナミックスを扱うことができるオリジナルなカイネティックモンテカルロプログラムの開発にも成功し、Pd膜への水素透過現象に応用することで、その有効性を確認した。
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