研究課題
基盤研究(C)
水和・溶媒和組織構造を観察する実験と、数値組織モデルを作成するためのコンピュータシミュレーションをおこなった。研究室に既設のX線回折装置に付属の簡易小角散乱測定アタッチメントを用いて、X線小角散乱測定をおこなった。溶媒に不飽和系、飽和分散系それぞれに、試料容器を開発した。簡易小角ではX線がラインビームであるので、通常のポイントビームと異なり、さらなる補正手続きが必要で、そのコンピュータプログラムを開発した。解析は新たに開発した自作プログラムによりおこなった。X線小角散乱実験を実施し、解析手法を構築した。実験は、水に不飽和な系と水に分散系でおこなった。不飽和系では、相対湿度の上昇に伴って、構成粒子の次元から、楕円体から球状へ変化していることがわかった。分散系では円板状から、凝集しやすい系では楕円体となっていることがわかった。組織構造のメソスケールシミュレーションは、専用のメソスケール粒子動力学法プログラムを開発した。原子100個程度を1個のメス粒子とし、粘土分子内、分子間の相互作用に従い、差分方程式を用いて多体系の運動方程式を解いた。粒子間の相互作用は分子シミュレーションで用いている原子間相互作用モデルから計算されるものと調和的なものを設定した。相互作用パラメータと計算条件により、多様な粘土組織構造が生成されることがわかった。実験観察とメソスケールシミュレーションから有効な粘土組織モデルが導出・提案できることがわかった。
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