第一原理分子動力学計算による3価および4価アクチノイドイオンの水和構造解明

使用第一原理分子动力学计算阐明三价和四价锕系离子的水合结构

基本信息

批准号：
14780403
负责人：
津島悟
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University (2003)The University of Tokyo (2002)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780403/
关键词：
アクチノイド分子動力学計算 4価トリウム分子動力学法第一原理

项目摘要

第一原理計算により求めた4価アクチノイドイオンのポテンシャルを用いて、分子動力学計算を行った。MD計算にはAMBER6.0プログラムを用いた。[Th(H_2O)_9]^<4+>と[Th(H_2O)_<10>]^<4+>の電荷の計算にはESP法を用いた。Thと第一水和圏の水分子のHのLJパラメータは0とし、第一水和圏の水分子のOのLJパラメータはR_<o_I>^*=2.0Åandε_<o_I>=0.08kcal/molとした。MD計算の際に、溶質(ここでは[Th(H_2O)_9]^<4+>か[Th(H_2O)_<10>]^<4+>)の位置を固定しておこなった。周期境界条件を用い、0.2フェムト秒きざみで1atmの条件で1500ピコ秒のMDシミュレーションを行った。[Th(H_2O)_9]^<4+>では、Cl^-濃度が0.39Mから4.57Mにあがると、配位するCl^-の数が0.0から5.6にと増加し、また配位するOの数も15.7へと減少する。[Th(H_2O)_<10>]^<4+>では、Cl^-濃度が0.32Mから5.00Mにあがると、配位するCl^-の数が0.0から3.9にと増加し、また配位するOの数も16.7へと減少する。このことから、Cl^-濃度が高くなると、Cl^-分子が水分子と置き換わり、しかし全体の配位数はほぼ変わらないものと考えられる。第二水和圏の配位数は19〜21の値を取るものと考えられる。温度の効果についても調べた。50℃および75℃について、シミュレーションを行った。その結果、温度が上昇すると、配位数が減少する傾向が明確に見られた。さらには、温度が高い条件では、Cl-濃度が低いうちでもCl-が第二水和圏に入り込むことが明らかにされた。

使用第一个原理计算获得的四含量的肌动素离子的电势进行了分子动力学计算。 Amber6.0程序用于MD计算。 ESP方法用于计算[Th（H_2O）_9]^<4+>和[Th（H_2O）_ <10>]^<4+>的电荷。将第一个水合区域中水分子的H的LJ参数设置为0，并且第一个水合区域中水分子的LJ参数设置为R_ <O_I>^*=2.0Åandε_<o_i> = 0.08Kcal/mol。计算MD时，固定了溶质的位置（此处，[Th（H_2O）_9]^<4+>或[Th（H_2O）_ <10>]^<4+>）。使用周期性边界条件，以1500 picseconds在1个atm下以0.2的飞秒增量进行MD模拟。对于[Th（H_2O）_9]^<4+>，当Cl^ - 浓度从0.39m增加到4.57m时，Cl^ - 协调的数量从0.0增加到5.6，而O到协调的数量从15.7降低。对于[Th（H_2O）_ <10>]^<4+>，当Cl^ - 浓度从0.32m增加到5.00m时，Cl^ - 协调的数量从0.0增加到3.9，而O到协调的数量从16.7降低。因此，人们认为，当Cl^ - 浓度升高时，Cl^ - 分子将被水分子取代，但是总体配位数将保持几乎相同。据认为，次级水合区的配位数为19-21。我们还研究了温度的影响。在50°C和75°C下进行仿真。结果，很明显，随着温度的升高，配位数将减小。此外，据透露，在高温条件下，即使Cl浓度低，也会进入二级水合区域。