計算科学手法によるイオン間相互作用の精密解析と分子構造と液体物性の相関の解明

使用计算科学方法精确分析离子间相互作用并阐明分子结构和液体性质之间的相关性

• 批准号: 18045032
• 负责人: 都築 誠二
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18045032/
• 关键词: イオン液体; 分子間相互作用; 分子動力学; 液体物性; 計算科学; 分子軌道法; 静電相互作用

(1)イオンの相互作用の精密解析と液体構造の解析昨年度に引き続き,ab initio分子軌道法によるイオン間相互作用の解析を行い,TFSIと比べFSIではカチオンとの相互作用が若干弱いこと,エーテル基を導入したカチオンとLiイオンの間にかなりの引力が働くことなどを明らかにした。また,分子軌道法計算の結果に基づいて分子動力学シミュレーション用のOPLS力場のパラメータの精密化を行った。精密化した力場を使えば,イオンの種類による自己拡散係数の変化の傾向を分子動力学シミュレーションでほぼ再現できることを確認し,イオン液体中のイオンのダイナミクスをシミュレーションから予測できる可能性を示した。今後はイオン液体の合理的な設計へのシミュレーションの利用が期待される。また,芳香族分子のイオン液体による溶媒和のモデルとしてベンゼンとピリジニウムの相互作用の解析を行った。この結果,静電力と誘起力の引力への寄与が大きく,通常のπ/π相互作用よりも極めて強い引力の存在することが明らかになった。(2)イミダゾリウム塩の結晶中の相互作用と融解シミュレーションイミダゾリウムの2位の水素とアニオンは結晶中や液体中で接触しており,この水素結合がイオン液体の物性に影響を与えていると言われていた。しかし,結晶中のイミダゾリウムとアニオンの相互作用を解析したところ,方向依存性が極めて弱く,通常の水素結合とは性質の全く異なる相互作用であることが分かった。また,分子動力学シミュレーションでイオン液体の密度の温度変化を解析したところ,融点に対応すると考えられる密度の不連続な変化が見られた。

(1) Precise analysis of <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> interaction <e:1> と liquid structure <e:1> analysis of last year に citations 続 続 続,ab Initio molecular orbital method に よ る イ オ ン interaction between の parsing を い, TFSI と than べ FSI で は カ チ オ ン と の several weak interaction が い こ と, エ ー テ ル base を import し た カ チ オ ン と Li イ オ ン の between に か な り の gravity が 働 く こ と な ど を Ming ら か に し た. ま た, molecular orbital method to calculate の results に づ い て molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン with の OPLS force field の パ ラ メ ー タ の line motors を っ た. Motors し た force field を make え ば, イ オ ン の kinds に よ る his company, dispersion coefficient の variations change の tendency を molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で ほ ぼ reappearance で き る こ と を confirm し, イ オ ン liquid の イ オ ン の ダ イ ナ ミ ク ス を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン か ら be で き を る possibility in し た. In the future, the reasonable な design, へ, シ, シ, ュレ, ショ and が of <s:1> liquid <s:1> will be expected. ま た, aromatic molecules の イ オ ン liquid に よ る solvent and の モ デ ル と し て ベ ン ゼ ン と ピ リ ジ ニ ウ ム の interaction の parsing line を っ た. こ の as a result, the electrostatic force と の gravity induced force へ の send with が き く, usually の PI/PI interaction よ り も め extremely strong て い gravity の is す る こ と が Ming ら か に な っ た. (2) イ ミ ダ ゾ リ ウ ム salt crystallization の の interaction in と melting シ ミ ュ レ ー シ ョ ン イ ミ ダ ゾ リ ウ ム の two の water element と ア ニ オ ン は で や liquid of contacts in the crystallization し て お り, こ の water element combination が イ オ ン liquid の に influence を and え て い る と said わ れ て い た. し か し, crystallization of の イ ミ ダ ゾ リ ウ ム と ア ニ オ ン の interaction を parsing し た と こ ろ, direction dependence が extremely め て weak く, usually の water element combination と は nature の く all different な る interaction で あ る こ と が points か っ た. ま た, molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で イ オ の ン liquid density の temperature variations change を parsing し た と こ ろ, melting point に 応 seaborne す る と exam え ら れ る density の is not even 続 な variations change が see ら れ た.

项目成果

Quaternary ammonium root-temperature ionic liquid/lithium salt mixture electrolytes-(1)Electrochemical and battery properties

季铵根温离子液体/锂盐混合电解质-(1)电化学及电池性能

• 发表时间: 2007
• 作者: 関史 朗;他
• 通讯作者: 他

イオン液体用の力場の作成と分子動力学シミュレーションによる液体物性の解析

使用分子动力学模拟为离子液体创建力场并分析液体特性

• 发表时间: 2007
• 作者: 都築 誠二;他
• 通讯作者: 他

Ab initio molecular orbital calculations of interaction between ions

离子间相互作用的从头算分子轨道计算

• 发表时间: 2007
• 作者: 都築 誠二;他;都築 誠二
• 通讯作者: 都築 誠二

Magnitude and Physical Origin of Intermolecular Interactions of Aromatic Molecules: Recent Progress of Computational Studies

• DOI: 10.1002/chin.200651273
• 发表时间: 2006-05
• 期刊: ChemInform
• 作者: S. Tsuzuki;T. Uchimaru

Conformational analysis of l-butyl-3-methylimidazolium by ab initio molecular orbital calculations:Effect of neighboring anions

从头算分子轨道计算 1-丁基-3-甲基咪唑鎓的构象分析：邻近阴离子的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: 都築 誠二;他
• 通讯作者: 他