分子シミュレーションに基づく和周波発生の理論の深化

基于分子模拟深化和频产生理论

• 批准号: 20050003
• 负责人: 森田 明弘
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Tohoku University
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20050003/
• 关键词: 和周波発生; 電子分極; 表面・界面; 分子動力学シミュレーション; charge response kernel; chare resonse kernel

液体や高分子界面を含めた幅広い界面構造解析において強力な実験計測手法である和周波発生分光法に対して、代表者は世界的に初めて分子シミュレーションに基づく理論解析手法を提案し、開発を行ってきた。本年度は水表面における和周波発生の位相測定について、理論計算に基づく精密な解析を与えた。従来より非線形感受率の位相は分子配向と関係する量として知られており、近年Shenや田原らのグループによって水表面の非線形感受率の位相が測定された。それによると水表面で強く水素結合して低波数シフトした領域では、非線形感受率の虚部の符号が正であることが明らかとなり、これは従来の水分子の配向とは対応がつかない結果を与えた。それらを受けて本研究では、精密な分子シミュレーションに基づいて、位相と分子配向の関係を理論的に明らかにした。強い水素結合を正しく記述するようにcharge response kernelの分子モデルに改良を加え、実験結果を再現することに成功した。さらにその解析の結果、非線形感受率の位相は分子配向とは必ずしも対応せず、界面特有の異方的な局所電場のために分子の配向とは異なる向きの遷移双極子モーメントが生成するためであることを明らかにした。これは分子間の配向相関を反映した効果である。非線形感受率の位相と分子配向の関係について、従来の理解を超えた扱いが必要であることを分子シミュレーションに基づいて実証した。

Liquid や polymer interface contains を め た picture hiroo い interface structure に お い て powerful な be 験 measuring technique で あ る and frequency 発 identify method に し seaborne て representatives, early は world に め て molecular シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に base づ く theory analytical technique proposed を し, open 発 を line っ て き た. This year, the <s:1> phase determination of water surface における and the occurrence of waves に を て て て, theoretical calculation に basis づく, precise な analysis を and えた. 従 to よ り nonlinear susceptibility の phase は ligands to と masato is す る quantity と し て know ら れ て お り, in recent years, Shen や Ms. Tahara ら の グ ル ー プ に よ っ て water surface の nonlinear susceptibility determination of の phase が さ れ た. そ れ に よ る と water surface strong で く element combination し て low wave number シ フ ト し た field で は, nonlinear susceptibility の imaginary part is の symbol が で あ る こ と が Ming ら か と な り, こ れ は 従 の の water molecules to match to the と は 応 seaborne が つ か な い results を and え た. そ れ ら を by け て in this study で は, precision な molecular シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に base づ い て, phase と ligands to の masato に を theory and Ming ら か に し た. Strong い water element is combined with を し く account す る よ う に charge response kernel の molecular モ デ ル に improved を え, be 験 results を reappearance す る こ と に successful し た. さ ら に そ の analytical の result, nonlinear susceptibility の phase は ligands to と は will ず し も 応 seaborne せ ず, interface characteristic of の different な bureau electric field の た め に molecular の match to と は different な る to き の migration dipole モ ー メ ン ト が generated す る た め で あ る こ と を Ming ら か に し た. The intermolecular <s:1> coordination phase relationship を reflects the <s:1> た effect である. Nonlinear susceptibility の phase と ligands to の masato is に つ い て, 従 to understand の を え た Cha い が necessary で あ る こ と を molecular シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に base づ い て card be し た.

项目成果

界面の二次非線形分光における局所電場の理論と界面誘電率の決定

界面二阶非线性光谱中的局域电场理论及界面介电常数的测定

• 发表时间: 2009
• 作者: 白鳥和矢;石山達也;森田明弘
• 通讯作者: 森田明弘

First Acid Dissociation at Aqueous H2504 Interface with Sum Frequency Generation Spectroscopy

使用和频发生光谱法在 H2504 水溶液界面处进行首次酸解离

• 发表时间: 2008
• 期刊: Phys. Chem. Chem. Phys 10
• 作者: T. Miyamae;A. Morita;Y. Ouchi
• 通讯作者: Y. Ouchi

Recent progress in theoretical analysis of vibrational sum frequency generation spectroscopy.

• DOI: 10.1039/b808110g
• 发表时间: 2008-09
• 期刊: Physical chemistry chemical physics : PCCP
• 作者: A. Morita;T. Ishiyama

水の界面でイオンの織りなす構造 --- 大気化学からホフマイスター系列まで

水界面离子结构——从大气化学到霍夫迈斯特级数

• 发表时间: 2009
• 期刊: 化学
• 作者: 西川恵子;遠藤太佳嗣;東崎健一;森田 明弘
• 通讯作者: 森田 明弘

電解質水溶液の界面構造と不均質大気化学での役割

电解质水溶液的界面结构及其在非均相大气化学中的作用

• 发表时间: 2009
• 作者: H.Hirayama;S.Nakano;D.Miyoshi;N.Sugimoto;石井久夫;斉藤和雄・國井勝・原昌弘・瀬古弘;森田明弘
• 通讯作者: 森田明弘