Simulation study of mesoscale cooperative phenomena in ionic liquids - slow relaxation and interface fluctuation

本年度は、２つのグラファイト固体界面を一定電圧を印加可能な電極とし、ナノスケールの空間中にイオン液体を電解液として封入することで得られるキャパシタの持つ物理的性質の研究結果を論文にまとめる作業を、研究協力者と実施した。ここに、一定電圧印加は先行研究に倣って、電極上での電荷分布が電位差と矛盾しないようにシミュレーションステップごとに自己無撞着に時直す方法によって実現されたものである。この結果、電解液が電極近くで示すナノ構造形成の様子を捉えることに成功するちともに、電極間距離をナノスケールに落として行った時に見られる電気容量の増減の様子を再現する結果が得られた。また、電極上の電圧プロファイルを考慮した電気容量の電圧依存性を記述する量である電気容量のプロファイルについて、camel shape から bell shape に遷移する様子をシミュレーションで忠実に捉え、その温度依存性について明らかにすることができた。以上の結果は査読者から概ね好評を得ているものの、調整に時間を要している（コロナ禍に伴い、共同研究者間の連絡調整が困難な状態が継続）。また、昨年度まで実施していたアルキル長鎖を伴うイオン液体の回転緩和について、昨年度論文を投稿した際に査読者から指摘のあった分子重心位置の解釈の修正を行い、再計算を実施した。両者の課題について１０月頃まで進捗が継続したが、後述する研究代表者の異動により両者の成果の公表は遅れている。

本年度は、２つのグラファイト固体界面を一定電圧を印加可能な電極とし、ナノスケールの空間中にイオン液体を電解液として封入することで得られるキャパシタの持つ物理的性質の研究結果を論文にまとめる作業を、研究協力者と実施した。ここに、一定電圧印加は先行研究に倣って、電極上での電荷分布が電位差と矛盾しないようにシミュレーションステップごとに自己無撞着に時直す方法によって実現されたものである。この結果、電解液が電極近くで示すナノ構造形成の様子を捉えることに成功するちともに、電極間距離をナノスケールに落として行った時に見られる電気容量の増減の様子を再現する結果が得られた。また、電極上の電圧プロファイルを考慮した電気容量の電圧依存性を記述する量である電気容量のプロファイルについて、camel shape から bell shape に遷移する様子をシミュレーションで忠実に捉え、その温度依存性について明らかにすることができた。以上の結果は査読者から概ね好評を得ているものの、調整に時間を要している（コロナ禍に伴い、共同研究者間の連絡調整が困難な状態が継続）。また、昨年度まで実施していたアルキル長鎖を伴うイオン液体の回転緩和について、昨年度論文を投稿した際に査読者から指摘のあった分子重心位置の解釈の修正を行い、再計算を実施した。両者の課題について１０月頃まで進捗が継続したが、後述する研究代表者の異動により両者の成果の公表は遅れている。