遷臨界域の流体の微視的構造に関する分子動力学的研究

跨临界区流体微观结构的分子动力学研究

• 批准号: 05855028
• 负责人: 小原 拓
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855028/
• 关键词: 分子動力学; 流体; 微視的構造; 臨界点; ダイマ・クラスタ形成; 相変化; 超臨界; 水

流体が示す気相、液相、気液共存状態、超臨界状態など様々な相・状態について、その分子レベルの微視的構造を解明するため、分子動力学法を用いた大規模数値解析を行った。得られた成果は以下のとおりである。1.液相、気液共存状態、超臨界域の広い範囲をカバーする温度、密度条件を用いて、Caravetta-Clementi(CC)ポテンシャルによる256個の水分子系に対して、大規模かつ系統的な分子動力学数値解析を行った。2.上記の計算で得られたデータから、水分子のダイマ・クラスタ形成に関する解析を行った。不安定なダイマと安定したダイマを定義し、これらダイマのつながりとしてクラスタを定義した。3.上記のように得られたダイマ・クラスタについて、その寿命、出現確率、平均サイズ、サイズ出現頻度などを詳細に解析した。この結果、安定なクラスタ及び不安定なクラスタの平均サイズを用いて、遷臨界域における流体の微視的構造の遷移を示すことができた。すなわち、低温においては気液共存域の密度においても安定したクラスタ構造が存在しているが、これは温度の上昇と共に崩壊し、臨界温度以上の温度条件においては、その密度に関係なく、不安定なクラスタ構造のみとなる。また、臨界密度以上の密度においては、その温度にかかわらず、不安定ではあるが大きなクラスタが存在する。3.現在、水の構造に大きな影響を与えている水素結合について、その挙動を解析中である。既に、上で定義したダイマと比較して非常に寿命が短いこと、水素結合で強く結合した分子対の他の弱い結合による分子が存在してクラスタを構成していることを明らかにした。4.Lennard-Jones(12-6)ポテンシャルを用いて、単原子流体の微視的構造に関する解析を開始した。

Fluid が shown す 気 phase, liquid phase, 気 liquid coexistence, supercritical state な ど others 々 な phase, state に つ い て, そ の molecular レ ベ ル の slightly depending on the structure of the を interpret す る た め, molecular dynamics method を with い た mass line the numerical analytical を っ た. The られた results are as follows: とお とお である である. 1. Liquid, liquid 気 coexistence, supercritical domain の hiroo い van 囲 を カ バ ー す る を temperature and density conditions with い て, Caravetta Clementi (CC) ポ テ ン シ ャ ル に よ る 256 の water molecules is に し seaborne て, large-scale か つ system な molecular dynamics of the numerical analytic を line っ た. 2. Written の computing で must ら れ た デ ー タ か ら, water molecules の ダ イ マ · ク ラ ス タ form に masato す る parsing line を っ た. Unrest な ダ イ マ と settle し た ダ イ マ を definition し, こ れ ら ダ イ マ の つ な が り と し て ク ラ ス タ を definition し た. 3. Written の よ う に have ら れ た ダ イ マ · ク ラ ス タ に つ い て, そ の life, occurrence of probability, average サ イ ズ, サ イ frequency ズ な ど を detailed analytical し に た. こ の results, stable な ク ラ ス タ and び unrest な ク ラ ス タ の average サ イ ズ を with い て, moved near boundaries に お け る micro fluid の depending on the structure of the を の migration in す こ と が で き た. す な わ ち, low temperature に お い て は 気 liquid coexistence domain の density に お い て も settle し た ク ラ ス タ structure exist が し て い る が, こ れ は temperature rising の と に total collapse 壊 し, above the critical temperature の temperature conditions に お い て は, そ の density に masato is な く, unrest な ク ラ ス タ tectonic の み と な る. ま た, the density of more than the critical density の に お い て は, そ の temperature に か か わ ら ず, unrest で は あ る が big き な ク ラ ス タ が exist す る. 3. Now, water の structure に big き な influence を and え て い る water element combination に つ い て, そ の 挙 dynamic を parsing で あ る. で on both に, define し た ダ イ マ と compare し て very short に life が い こ と, water element combination of strong で く し た molecular の seaborne he の weak い combining に よ が る molecules exist し て ク ラ ス タ を constitute し て い る こ と を Ming ら か に し た. 4. The Lennard - Jones (12-6) ポ テ ン シ ャ ル を with い て, 単 atomic fluid の micro structure に masato す る parsing を start し た.

项目成果

Taku OHARA: "Molecular Dynamics study on Structure of Near-Critical Water" Thermal Science and Englneering. 2-1. 132-137 (1994)

Taku OHARA：“近临界水结构的分子动力学研究”热科学与工程。