統計力学的密度汎関数理論に基づく液液界面構造の解明

基于统计力学密度泛函理论阐明液-液界面结构

基本信息

批准号：
13129206
负责人：
A・F Kovalenko
金额：
$ 15.62万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は液液界面におけるナノスケールの自己組織化現象を分子レベルで解明するための方法論を積分方程式理論に基づき構築することを目的としている。本年度は次ぎの問題に関する理論の定式化と数値計算を行った。(1)水-アルコール混合系の溶液構造(2)多孔性物質中での水およびアルコールの気液平衡これらの研究の成果はそれぞれ下記のとおりである。(1)我々(Kovalenko-Hirata)が最近提案した新しいクロージャーを含むRISM積分方程式(RISM/KH理論)に基づき、水-ブタノール混合系の溶液構造を解析した。その結果、ブタノールの濃度が希薄な領域では、水の水素結合ネットワークに組み込まれたブタノール同志がそのブチル基を接触するように溶け込んでいる、すなわち、一種の小さなミセルが出来たような状態であることが分かった。(J.Phys.Chem.B.,106,5042(2002).)(2)多孔性物質内の気液平衡に関してはこれまで多くの実験的研究が行われており、いくつかの興味深い結論が得られている。それらによると、細孔中では、まず、気液平衡の臨界温度が降下する。さらに、水は気液平衡に対応する1個のスピノーダルを示すのに対して、アルコールは密度が低い領域で2個のスピーノダルを示す。我々はスピングラス分野で開発されたREPLICA理論をRISM/KH理論と組み合わせることにより、多孔性物質中での水およびアルコールの気液平衡の解析を行った。その結果、上に述べた実験結果を定性的に再現すると同時に、アルコールにおける2個のスピノーダルのうちの一つがアルコールの炭素壁面への吸着に対応するものであることを解明した。(J.Theor.Comp.Chem.,1,381(2002).)

这项研究旨在构建一种基于积分方程理论的液态液体界面处的纳米级自组织现象的方法。今年，我们制定了有关下一个问题并进行数值计算的理论。（1）水醇混合系统的溶液结构（2）多孔物质中水和酒精的气液平衡如下：（1）我们分析了基于RISM积分方程（RISM/KH理论）的水丁醇混合系统的溶液结构，我们（Kavalenko-Hirata）最近提出了。结果，发现在将丁醇浓度稀释的区域中，将丁醇同志掺入水的氢键网络中，与丁基基团接触，即形成的一种小胶束。（J.Phys。Chem。B.，106,5042（2002）。）（2）关于多孔材料中气体液体平衡的许多实验研究，并得出了一些有趣的结论。根据这些，首先，气体平衡的临界温度下降了孔内。此外，水表现出与气体液平平衡相对应的一种旋缺座，而酒精则在低密度区域表现出两个旋转。我们将自旋玻璃场中开发的复制理论与RISM/KH理论相结合，以分析多孔材料中水和酒精的气体液体平衡。结果，它是定性地再现上述实验结果的，同时揭示了酒精中的两个旋转吻合中的一种对应于酒精对碳壁表面的吸附。（J.Theor。Comp。Chem。，1,381（2002）。