水を含む酸化物系の原子間多体相互作用モデル

含水氧化物系统中原子之间的多体相互作用模型

• 批准号: 08640603
• 负责人: 河村 雄行
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08640603/
• 关键词: 分子シミュレーション; 分子動力学法; モンテカルロ法; 原子間相互作用; 3体ポテンシャル; 水; 粘土鉱物; マグマ

水,氷,水溶液,含水鉱物結晶,マグマなどの構造と物性をミクロレベルで理解し,広い温度圧力組成における挙動を予測するために分子シミュレーション(分子動力学法とメトロポリス・モンテカルロ法)が有効である.そのようなO-H結合を含む系の分子シミュレーション計算の実行のために,H-O結合に関わる原子間相互作用モデルの開発を行った.モデルはH_2O分子とその集合体(水,氷,蒸気)の諸性質を再現するように,分子シミュレーション法を用いて作製した.さらにクラスレート氷,高圧氷などに適用し,その有効性を評価した.モデルはクローン項,近接反発項,分子間力項,MOESE項,および水素結合をH-O-H_3体相互作用項からなる.マグマを模した高温高圧のSi-O-Na-H系にこのモデルを適用し,H_2O成分のケイ酸塩融体への溶解形態のミクロ描像を得た.さらに温度圧力に対する溶解形態の変化を計算し,既存のマクロなモデルとの比較し,地殻やマントルにおけるマグマや火山噴火前後におけるマグマ中の水の挙動のモデルを作製した.また,このモデルを用いて含水鉱物の構造と物性の再現を試みた.雲母族鉱物および粘土鉱物を対象として,上記原子間相互作用を基に,これらの鉱物の諸性質を再現できる多成分系原子間相互作用モデルを組み立てた.雲母構造におけるOH基の挙動,粘土鉱物における層間水と膨潤性などについて、精密でリアリスティックな再現性が得られ,これら鉱物の挙動の予測に十分有効性があることを明らかにした.

Water, water, aqueous solution, aqueous-containing crystals, structures, physical properties, temperature, pressure, composition, kinetic prediction, molecular dynamics (molecular dynamics method). The calculation of molecular systems containing O-H bonds and the development of atomic interactions related to H-O bonds are carried out. The properties of H_2O molecule and its aggregates (water, sulfur, vapor) were reconstructed by molecular chemistry method. In addition to the high voltage, the high voltage is applicable to all applications. The interaction term of H-O-H_3 is composed of the following terms: molecular interaction term, molecular interaction term. The solution morphology of H_2O component in Si-O-Na-H system was studied. The calculation of dissolved species in relation to temperature and pressure, the comparison of existing species and the control of water movement in the crust before and after volcanic eruptions. The structure and physical properties of the aqueous-containing materials are reproduced in the paper. Mica and clay compounds are related to each other, and atomic interactions are described in detail. The properties of mica and clay compounds are reproduced. Mica-based mobility, clay matrix mobility, interlayer water, swelling, precision, reproducibility, and prediction of mobility are very effective.

项目成果

河村雄行: "氷に関する最近の分子動力学キミュレーション-水分子、水、および氷のポテンシャルモデル-" 日本雪氷学会誌「雪氷」. 58巻4号. 339-342 (1996)

Yuyuki Kawamura：“最近的冰分子动力学模拟 - 水分子、水和冰的潜在模型”日本冰雪学会杂志，第 58 卷，第 4 期，339-342 (1996)

Sawaguchi,N.,Yokokawa,T.,Kawamura,K.: "Mo K-edge XAFS in Na2O-K2O-SiO2 glasses." Phys.Chem.Glasses. 37(1). 13-18 (1996)

Sawaguchi,N.、Yokokawa,T.、Kawamura,K.：“Na2O-K2O-SiO2 玻璃中的 Mo K 边缘 XAFS”。

Hirai,S.,Okazaki,K.,Kuraoka,S.,Kawamura,K.: "Study for the stability of CO2 clathrate-hydrate using molecular dynamics simulation." Energy Convers.Mgmt. Vol.37 Nos6-8. 1087-1092 (1996)

Hirai,S.、Okazaki,K.、Kuraoka,S.、Kawamura,K.：“利用分子动力学模拟研究 CO2 笼形水合物的稳定性。”

河村雄行: "岩波講座地球惑星科学5「地球惑星物質学」1地球と惑星を構成する鉱物の構造," 岩波書店, 39 (1996)

河村悠之：“岩波地球与行星科学讲座5“地球与行星物质”1构成地球和行星的矿物结构”，岩波书店，39（1996）

Kim,D-W.,Enomoto,N.,Nakagawa,Z.,Kawamura,K.: "Molecular dynamics simulation in titanium dioxide polymorphs:Rutile,Brookite,and Anatase." J.Am.Ceram.Soc.,. 79(4). 1095-1099 (1996)

Kim,D-W.、Enomoto,N.、Nakakawa,Z.、Kawamura,K.：“二氧化钛多晶型物的分子动力学模拟：金红石、板钛矿和锐钛矿。”