遷臨界域流体のクラスタ構造に関する分子動力学的研究

跨临界流体团簇结构的分子动力学研究

基本信息

批准号：
06855026
负责人：
小原拓
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06855026/
关键词：
分子動力学相・状態変化クラスタ水水素結合二酸化炭素

项目摘要

流体の相・状態変化を分子クラスタなどの微視的構造から解析するため、以下の研究を行った。1 典型的な極性分子であり、工業的にも重要な水を対象に、気液共存域、圧縮液、臨界点近傍、超臨界域を含む広範な温度・密度領域について、分子動力学計算を行った。とくに水中に形成される水素結合ネットワークの挙動とその温度・密度依存性に焦点をしぼって解析を行い、高密度領域で凝集している水分子群の一部分として水素結合のネットワークが存在すること、高温あるいは圧縮液の領域では水素結合が破壊され、ネットワークが細分化される現象などを明らかにした。2 水分子の内部自由度は、通常の水の分子動力学解析では無視されて凍結状態にあるが、比較的高い密度領域では、一定の影響を与えるものと考えられる。これに関して詳細を明らかにするため、内部自由度を考慮した分子間ポテンシャルモデルを用いた水の分子動力学計算を開始した。3 無極性分子である二酸化炭素を対象に、分子動力学計算を行った。広範な温度・密度領域に対する計算結果から、まず計算対象の分子系の気液飽和線や臨界点を決定し、これに基づいて解析結果を検討した。分子間距離で定義したダイマのネットワークとして定義されるクラスタは、分子の凝集・離散状態を表すが、このクラスタのサイズの温度・密度依存性は、水と同様の傾向を示した。これは、距離定義によるクラスタの平衡状態での挙動がマクロな相及び状態とほぼ対応し、この関係が分子の極性などの性質によらないことを示しているものと考えられるが、非平衡の相・状態変化とクラスタの動的挙動との関係について、さらに研究を進める必要がある。

为了从分子团簇等微观结构来分析流体的相和状态变化，我们进行了以下研究。 1 水是一种典型的极性分子，在工业上很重要，在很宽的温度和密度范围内进行分子动力学计算，包括气液共存区、压缩液体、近临界点和超临界区。特别是，我们重点分析了水中形成的氢键网络的行为及其温度/密度依赖性，发现氢键网络作为聚集在高密度区域的水分子的一部分而存在。在高温或压缩液体区域，氢键被破坏，网络变得支离破碎。 2 水分子的内部自由度在正常的水分子动力学分析中被忽略，处于冻结状态，但在密度相对较高的区域被认为有一定的影响。为了澄清这一点的细节，我们开始使用考虑内部自由度的分子间势模型来计算水的分子动力学。 3 对非极性分子二氧化碳进行分子动力学计算。根据大范围温度和密度的计算结果，我们首先确定了要计算的分子系统的气液饱和线和临界点，然后检查了基于此的分析结果。簇被定义为由分子间距离定义的二聚体网络，代表分子的聚集或离散状态，并且这些簇的大小对温度和密度的依赖性表现出与水类似的趋势。这被认为表明，基于距离定义的平衡状态下的团簇行为大致对应于宏观相和状态，并且这种关系与分子极性等性质无关，需要进一步研究相之间的关系。 /状态变化和集群的动态行为。