| 研究課題/領域番号 |
16K05659
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
宮田 竜彦 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 講師 (70390648)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 溶媒和自由エネルギー / 2D-OZ理論 / 3D-RISM理論 / LJポテンシャル / クーロンポテンシャル |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、LJポテンシャルとクーロンポテンシャルの重ね合わせで相互作用する分子モデルを考えた。溶媒としてモデル溶融塩を仮定し、部分電荷を持つ二原子分子溶質の溶媒和自由エネルギー（SFE）の精度の確認を行った。HNC近似やKH近似は溶融塩のビリアル圧力を顕著に過大評価することが分かった。この原因は、動径分布関数の立ち上がり領域が本来の位置に比べて左側（原点側）にずれることである。これはLJポテンシャルのみで相互作用する系と同様のずれ方であった。そこで、LJ溶液に対して提案されたSEB補正法を溶融塩モデルへ適用してみたところ、ビリアル圧力の精度が顕著に改善した。次に、溶融塩を溶媒としたときのSFE計算を行なった。二原子分子溶質を構成する原子のうちの一方が他方に完全に埋もれている場合、RISM/HNCやRISM/KH理論はSFEを顕著に過小評価した。この誤差は、RISM/HNCやRISM/KH理論では埋もれた原子に対する記述が非常に悪いという事実によるものである。2D-OZ理論ではSFEは過大評価であった。クーロン項からの寄与は比較的正確であったが、LJ項からの寄与が過大評価となっていた。また、3D-RISM理論に対するSEB補正法を試みた。簡単のために単一のパラメータで水和自由エネルギーの補正ができるかどうかという試みであったが、クーロンポテンシャルを含む、含まないにかかわらず、SEB補正が非常に有効であることが分かった。また、溶媒-溶媒相関関数のフーリエ変換の高精度化も検討した。ここでは溶融塩からなる溶媒を対象とし、MD法で求めた全相関関数のフーリエ変換を高緯度に求めるためにOZ理論で遠距離部分を補うという方法を用いた。フーリエ変換の精度は等温圧縮率でモニターした。MDとOZ理論の切り替え位置を適切に選ぶことで、等温圧縮率がかなり正確に求まることが確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の目的であった、SEB補正法を用いた3D-RISM理論の高精度化は、一応達成できた。特に本年度の成果は、分子モデルにクーロンポテンシャルが含まれる場合であってもSEB補正法が有効であると示されたことである。これにより、実在の溶質モデルに対しても溶媒和自由エネルギーを正確に求めることが可能となった。また、溶質が二原子分子の場合について、2D-OZ理論やRISM理論へSEB補正法を適用した結果が論文として出版された。溶媒-溶媒相関関数をMD法で準備した場合のSEB補正法の適用についても、論文が出版された。角度平均OZ理論についての検討も進み、クーロンポテンシャルを含む分子モデルに対して角度平均OZ理論の誤差の出方がかなり分かってきた。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は、溶媒を多原子分子へ拡張する作業を試みる。Molecular Ornstein-Zernike理論を比較対象として使って、角度平均OZ理論を多原子分子溶媒へ適用する際の分布関数や溶媒和自由エネルギーの誤差の出方を調べる。また多原子分子溶媒に対する溶媒-溶媒相関関数の高精度化についても検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
国際会議へ参加する予定であったが、新型コロナ感染症のため、国際会議が1年延期となった。次年度はこの国際会議へ参加する予定であり、次年度使用額はそのための旅費に充当する計画である。
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