超臨界流体中ホットクラスターの動的ゆらぎの計算機シミュレーション

超临界流体中热团簇动态波动的计算机模拟

基本信息

批准号：
09216204
负责人：
岡崎進
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

前年まで行ってきたキセノン流体に対する計算を超臨界水へと展開し、回転の自由度と、異方性を持った強い水素結合の存在下におけるクラスターの構造と動力学について解析を加えた。このとき、水は大きな双極子モーメントを有し、周囲の分子に強い電場を与えるため、流体構造の不規則性から水の分子分極も不均一となり、これがクライスターの構造や動力学に大きな役割を果たしていると考えられる。このため、ここでは分子の置かれた電場に従って水分子が分極し得るポテンシャルモデルを用いてる。まずは、採用したポテンシャルモデルに対する臨界点を、100点を超すPVTデータから決定した。一致はあまり良好ではなく、臨界定数で換算した状態点で議論する。まず、常温常圧の水から体積一定での構造や動力学の温度依存症について検討した。その結果、低温領域においては正四面体に配位した氷と同じ構造が見られたが、360kあたりからアルゴンなどの単純流体において見られる最密充填型の構造が目立ち始め、これに対応して自己拡散係数に対する活性化エネルギーも小さなものとなっていった。水素結合数は温度の上昇とともに小さくなっていったが、高密度流体に対しては、臨界温度を越えた600Kにおいても依然としパーコレートしていることが明らかとなった。一方、600Kにおいて密度を小さくしていくと、パーコレーションの切断が見られた。臨界密度付近での平均の水素結合数は1以下であり、この時点ですでにクラスターの集合として系をとらえることができる。

直到上一年进行的XENON流体的计算扩展到超临界水，并在存在具有各向异性的强氢键的情况下对旋转自由度以及簇的结构和动力学进行了分析。目前，水具有较大的偶极矩，并为周围的分子提供了强大的电场，流体结构的不规则性也会引起水的不均匀分子极化，这被认为在Kleister的结构和动力学中起主要作用。因此，我们使用一个潜在的模型，其中水分子可以根据放置分子的电场来极化。首先，使用的潜在模型的临界点是从超过100的PVT数据确定的。匹配不是很好，并且在使用临界常数转换的状态点进行了讨论。首先，我们研究了在室温和压力下从恒定体积的恒定体积中的结构和动力学的温度依赖性。结果，在低温区域观察到与常规四面体的冰的相同结构，但是从大约360k开始，在简单的流体中看到的近距离包装的结构（例如氩气）开始脱颖而出，并且相应地，自扩散系数的活化能变得很小。氢键的数量随温度的升高而减少，但已经发现，对于高密度流体，即使在600K处仍会渗透，这超过了临界温度。另一方面，当密度在600k时降低时，切割渗透。临界密度附近的氢键的平均数量小于1，此时，该系统已经被视为一组簇。