First-Principles Statistical Thermodynamics and Materials Informatics Considering Weak Interactions: Exploring Gas Separability of Deep Eutectic Solvents

考虑弱相互作用的第一性原理统计热力学和材料信息学：探索深共晶溶剂的气体分离性

基本信息

批准号：
21H01894
负责人：
森寛敏
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、高精度量子化学計算に基づく分子間相互作用解析と統計熱力学計算（拡張COSMO-RS）の応用計算により、深共融溶媒の CO2、炭化水素、硫化水素等のガス吸収量評価指針となる、ヘンリー定数の予測を実施した。具体的には、1,533,528 種類の候補から、イオン性をもつ化合物（塩化コリン等）を僅かに溶解させた深共融溶媒（96 種類）が、CO2 を上述の混在し得るガスからの分離吸収能力に優れていることを見出した。計算の結果は、既報の実験データを矛盾なく説明した。また、当該計算結果について、MACCSフィンガープリントに基づく化学情報学的解析から、塩化コリンを始めとしたイオン性化合物が水素結合ドナーとなる場合、ガス吸収液の機能が一般に低下する湿潤条件下でも優れた吸収能を発揮できることも予測された。従来の報告では、塩化コリン等は、もっぱら水素結合アクセプターとして用いられてきた。拡張COSMO-RS法により、水素結合ドナー/アクセプター性を量子化学計算に基づき定量評価した結果は、実験的な新たなトライをする可能性を暴き出したと言える。これらは球温暖化解決のための、安価な CO2 物理吸収液開発につながる成果として期待される。得られた成果は、ACS Omega誌でオープンアクセスの論文として発表の上、化学工学会およびアメリカ化学会で発表を行った。また、発表成果のイメージ図は、同論文誌のカバーアートとして採択された。

在2022财年中，我们预测了亨利常数，它是使用基于高精度化学量子化学量子和统计热力学的统计热力学计算（Exterection Cosmo-rs）的分子间相互作用分析的应用计算，它是对诸如CO2，碳氢化合物和硫化氢等深层溶剂（例如CO2，碳氢化合物和硫化物）的指南。具体而言，从1,533,528种类型的候选物中，人们发现，离子化合物（胆碱氯化物等）略微溶解的深层溶剂（96种），具有出色的分离和吸收能力，可用于包含CO2的气体，如上所述。一致解释了先前报道的实验数据的计算结果。此外，从基于MACCS指纹的化学信息分析中，可以预测，当离子化合物（例如胆碱氯化物）成为氢键供体时，即使在潮湿的条件下，它们也可以表现出极好的吸收能力，即使气体吸收溶液的功能通常会降低。在先前的报告中，胆碱氯化物等仅用作氢键受体。基于量子化学计算的扩展宇宙RS方法对氢键供体/受体特性的定量评估揭示了一项新的实验试验的可能性。这些预计将是开发廉价的物理二氧化碳吸收液体以解决全球变暖的结果。结果在ACS Omega中作为开放式论文提出，然后在化学工程学会和美国化学学会上提出。此外，演示结果的图像被选为该期刊的封面艺术。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

物性を直裁に記述する電子的特徴量を用いた MI によるものづくりの加速

使用直接描述物理属性的电子特征通过 MI 加速制造

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nishiuchi Tomohiko;Sotome Hikaru;Fukuuchi Risa;Kamada Kenji;Miyasaka Hiroshi;Kubo Takashi;Takanori Takiue;森寛敏
通讯作者：
森寛敏

イオン液体非水溶液の第一原理熱力学物性モデリング

离子液体非水溶液的第一性原理热力学模拟

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
黒木菜保子;渡部尚汰郎;森寛敏
通讯作者：
森寛敏

機能性分子設計のための電子状態インフォマティクス

用于功能分子设计的电子态信息学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Maria del Carmen Marin Perez;今野雅恵;Laura Pedraza-Gonzalez;Luca De Vico;Massimo Olivucci;井上圭一;黒木菜保子・森寛敏
通讯作者：
黒木菜保子・森寛敏

第一原理統計熱力学計算による水素結合性混合有機溶媒のガス分離性の検討

使用第一原理统计热力学计算研究氢键混合有机溶剂的气体分离性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Aoyama;K. Katayama;R. Abe-Yoshizumi;M. Sugiura;A. Rozenberg;I. Kaczmarczyk;D. Matzov;T. Nagata;M. Shalev-Benami;O. Beja;K. Inoue;Y. Furutani;H. Kandori;渡部栞・黒木菜保子・森寛敏
通讯作者：
渡部栞・黒木菜保子・森寛敏

電子状態インフォマティクスによるガス吸収性イオン液体の最適化

利用电子态信息学优化吸收气体的离子液体

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山中美佳;瀧上世奈;松島彩夏;瀧上隆智;森寛敏
通讯作者：
森寛敏

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Journal of Theoretical & Computational Chemistry (In Press)
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0
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通讯作者：
森寛敏