分子シミュレーションによる会合性液体の蒸発凝縮の解明

使用分子模拟阐明缔合液体的蒸发和冷凝

基本信息

批准号：
05239105
负责人：
松本充弘
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至 1995
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では分子シミュレーションにより気液界面のダイナミクスを追跡し、物質による蒸発凝縮挙動の差異を解明し、界面を通しての物質の相間輸送に現れる分子の個性を明らかにすることを目的として、アルゴン(単純液体)およびメタノール(会合性液体)を対象とした研究から以下の知見を得た。1.アルゴン(80K)およびメタノール(300K)について、液体膜の分子動力学シミュレーションを行った。得られた分子の軌跡から、液面に衝突する気相分子のうちある程度の割合で反射されるものが見いだせ、定量的解析の結果、アルゴン・メタノール共に自己凝縮率は90%程度となった。従来の解釈では、これはアルゴン・メタノール共に凝縮係数が0.9程度であることになり、多くの実験結果と矛盾する。2.他方、凝縮と蒸発が強い相関を持つようなケースが見られたため、この相関をmemory functionを用いて評価する方法を考案した。得られた凝縮係数は、最近の実験結果と非常によい一致を示した。その差は、凝縮分子が他の液体分子を追い出す分子交換によるもので、従来の凝縮のモデルではほとんど想定されていなかった現象である。3.より高温(アルゴン100K、メタノール350K)のシミュレーションも行ったが、この温度範囲では蒸発凝縮挙動の顕著な温度依存性はないことがわかった。4.会合性液体は表面でエネルギー障壁ができるため凝縮係数が小さいとする遷移状態理論を検証するため、粒子挿入法を用いて表面付近の化学ポテンシャルを計算した結果、アルゴン・メタノール共に、化学ポテンャルはバルク相・表面近傍を問わず一定であることが分かり、単分子過程としてみる限り凝縮は無障壁過程であることが明らかとなった。

在这项研究中，目的是通过模拟来跟踪顽固场的动力学，阐明物质蒸发凝结行为的差异，并阐明通过界面中出现的分子的个性。从与液体有关的研究中获得）和甲醇（满足液体）。 1。对液膜的分子动力学模拟进行了氩（80k）和甲醇（300K）。从获得的分子分子的轨迹中，存在一些与液体表面碰撞的蒸气相分子，并且由于定量分析，Algon和甲醇的自我降低速率约为90％。在常规解释中，在氩气和甲醇中，凝结系数约为0.9，与许多实验结果相矛盾。 2。另一方面，由于在某些情况下，冷凝和蒸发具有很强的相关性，因此我们设计了一种使用内存函数评估这种相关性的方法。获得的冷凝系数与最近的实验结果非常良好。区别在于，凝结的分子是由其他液体分子的可互换分子替换引起的，并且在常规凝结模型中很少假设。 3。还进行了较高温度（Algon 100K，甲醇350K）的模拟，但发现该温度范围对于蒸发凝结行为并不显着。 4。为了验证过渡状态理论，即冷凝系数很小，因为表面液体在表面上具有能量屏障，这是由于使用粒子插入方法计算出表面附近的化学电位的结果，均两者都氩甲醇化学势，化学势。