| 研究課題/領域番号 |
19K05198
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
真庭 豊 首都大学東京, 理学研究科, 教授 (70173937)
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| 研究分担者 |
客野 遥 神奈川大学, 工学部, 准教授 (10746788)
松田 和之 神奈川大学, 工学部, 教授 (60347268)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | カーボンナノチューブ / 流体現象 / 摩擦 |
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| 研究実績の概要 |
自然界の現象の理解や人工的なナノ機械の構築において、構成する物質間の摩擦現象の解明は重要な研究テーマの一つであると考えられる。本研究では、隙間に水などの液体が介在する場合の摩擦現象と、摩擦が関与した流体現象を明らかにする。特に、2次元材料間の隙間に水などの液体がある場合の摩擦現象、およびカーボンナノチューブのナノ・サブナノメートルサイズの空洞内の水などの摩擦が関与した流体現象を理論的・実験的に明らかにすることを目的とする。
2019年度では、隙間水(液体）があるときの摩擦現象を明らかにするための分子動力学計算のモデルシステムの構築を行を行った。直径1nm程度のカーボンナノチューブの軸方向に圧力をかけて、水の流れ現象を、カーボンナノチューブ直径、印加圧力、温度の関数として調べ、さらにマクロ領域の流体現象と比較して、合理的な圧力印加システムの構築に成功した。すなわち、カーボンナノチューブの両端に水の貯蔵タンクを設置して、そのタンクに圧力をかける方法により、物理的に妥当な計算結果が得られることを確認した。さらに、流量とカーボンナノチューブ直径との相関を調べ、内包水が筒状氷（アイスナノチューブ）を形成する直径近傍で、異常な流量変化を示すことが示唆された。
また、軸に垂直方向から圧力をかけて扁平化したカーボンナノチューブ内の水の分子動力学計算を行い、内包した水の構造に非常に敏感なプロトン伝導機構を見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2020年3月よりコロナ禍による研究室閉鎖、定年退職（2020年3月）に伴う研究環境変化などにより、十分な研究を行うことができていないため、若干の研究の遅れがある。
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| 今後の研究の推進方策 |
コロナ禍により、実験室系の研究に関して不透明な部分が多いので、分子動力学計算に力を入れた研究を優先して進めたいと考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍による、学会発表旅費が未使用になったこと、および研究の詰めの遅れによる論文発表関連支出が減少したことによる。今年度以降、これらの研究に使用する予定である。
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