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2007 年度 実績報告書

膜工学におけるモデリングケミストリーの応用展開:新規な膜性能推算法の確立と実証

研究課題

研究課題/領域番号 18686061
研究機関東北大学

研究代表者

高羽 洋充  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80302769)

キーワード膜 / 膜分離 / 計算化学 / マツリスケールモデリング / グランドカノニカル分子動力学法 / 平均場ポテンシャル / 分離係数 / 膜分離法の階層化
研究概要

本年度は、前年度に引き続き汎用ツールの開発を行った。多孔構造をもつ分離膜の透過性を予測するために、吸着量をグランドカノニカルモンテカルロ法および構造活性相関で評価し、拡散性を非平衡系メソスコピック・モンテカルロ法で解析、両者を併せて膜透過係数を求める方法を考案した。この方法に基づき汎用プログラムを開発し、二酸化炭素分離システムに最適な膜構造の探索に適用した。その結果、100種類以上の膜構造の性能評価を高速に行うことが確認され、二酸化炭素分離に対して1000以上の分離係数をもつ膜が選定された。また、本年度の計画に含まれていた汎用プログラム公開については、日本膜学会と協力して「膜学実験法「人口膜編」講習会」(平成19年11月9日、神戸で開催)でプログラムを配布し、利用方法の講習を行った。また、プログラムの一部は、分離技術会のホームページ(http://www.sspej.gr.jp/)において「計算化学シミュレーション講座」として解説・公開されている。また、人工透析膜の分子シミュレーションについても開始した。このように、本年度はプログラム開発が軌道にのり論文発表・依頼講演などが増えたことから、当初計画された実験的検証よりも汎用プログラム開発と公開の比重が増えた。しかしながら、実験的検証は外部研究者の協力を得て進めており、来年度の目的を達成するに十分なデータを得ている。以上より、当初の目的はほぼ完遂したといえる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] High-Accuracy Estimation of 'Slow' Molecular Diffusion Rates in Zeolite Nanopores, Based on Free Energy Calculations at an Ultrahigh Temperature2008

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nagumo, et. al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C 112

      ページ: 2805-2811

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Simulation of Pressure-driven Fluid Flow in Nanoporous Membranes2007

    • 著者名/発表者名
      H. Takaba, et. al.
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys. 127

      ページ: 054073-1-054073-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Combinatorial Dynamic Monte Carlo Approach to Finding a Suitable Zeolite Membrane Structure for CO_2/N_2 Separation2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohta, et. al.
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials 101

      ページ: 319-323

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Methodology to Estimate Transport Diffusivities in 'Single-file' Permeation through Zeolite Membranes Using Molecular Simulations2007

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nagumo, et. al.
    • 雑誌名

      J. Chem. Eng. Jpn. 40

      ページ: 1045-1055

    • 査読あり
  • [学会発表] タンパク質の相互作用解析へのマルチスケール計算化学の応用2007

    • 著者名/発表者名
      高羽 洋充, ら
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2007-05-26
  • [図書] 表面分析技術選書 計算シミュレーションと分析データ解析(分担執筆)2007

    • 著者名/発表者名
      高羽洋充
    • 総ページ数
      3-20
    • 出版者
      丸善株式会社

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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