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可動型MOFへの混合ガス吸着のシミュレーションを行った。
まず、可動型MOFのシミュレーションのため、レイヤー積層構造を単純な平板とピラーのみでシンプルに表現した構造モデルを作成し、レイヤー間隔を固定した上でGrand canonical Monte Carlo法による混合吸着シミュレーションを行った。吸着分子には、アルゴンの相互作用パラメータを基準値とし、その分子径または相互作用パラメータを適当な係数をかけることで変化させた仮想粒子を用いた。これは、特定の分子の吸着挙動を計算するのではなく、分子径や分子間力などの因子を独立に制御し、これらの因子に対して分子吸着挙動と可動型MOFの構造転移挙動がどのように変化するかを検討するためである。
例えば「転移前のレイヤー間隔＞分子A直径＞分子B直径」のサイズ順と、分子AおよびBに等価な相互作用パラメータを与えた場合、低圧領域ではレイヤー間隔が狭いために分子AおよびBの両方が吸着しないが、ある圧力を境として自由エネルギーを最小とする構造が転移し、レイヤー間隔が分子Aの直径にほぼ等しく、分子Aのみを選択的に吸着した構造Xが発現した。しかし、さらに圧力を挙げていくとレイヤー間隔がさらに開いた構造Yが最安定となり、分子AおよびBの両方が吸着した。A/Bの分離係数は構造Xでは極めて高かったものの、構造Yでは既存の分離材でも容易に達成可能な値しか得られなかった。このことから、可動型MOFでガス分離を行う際には、優れた性能を示す条件に制約があり、これを適切に選定することが重要なことが確認された。
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