非線形電極反応のメカニズム

非线性电极反应机理

• 批准号: 11166230
• 负责人: 垣谷 俊昭
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11166230/
• 关键词: 非線形; 電極反応; ゆらぎ; エネルギーギャップ則; 二次元自由エネルギ曲面; 溶媒座標; 反応体座標; 反応座標

本研究は、電極界面の溶媒分子と電解質イオンの動的構造を理論的に明らかにし、界面での電気二重層の実態を解明する目的で、モンテカルロシミュレーションによる研究を行った。本シミュレーションの特徴は金属からのイメージ力をあらわに考慮することである。イメージ力は金属中の伝導電子が電極界面での水やイオンなどの電荷分布により引き付けられる誘起効果である。イメージ力は金属電極の特性として、これを無視して計算することはできないと考えられる。われわれのイメージ力を考慮した初期のシミュレーションでは、水分子のみならず、イオンも金属表面に直接吸着する。そして、非常に大きな非線形揺らぎが存在することが明らかになった。そこで、今年度は分子モデルを改良し、かつ、完全な熱平衡状態を実現するために、マルチカノニカルモンテカルロのシミュレーション計算を行った。水分子はtip3pモデルを、イオンはNa+とCl-を使う。その計算結果によると、金属表面でNa+が強く吸着した。すなわち、イメージ力を考慮した計算では、実際のぬんしも出るに近い系を用いても、Na+のような小さなイオンも金属表面に直接強く吸着することが明らかになった。Na+の外側に第1層目の水分子がきれいに配列し、その外側に第2層目の水分子がややルーズに配列した。第1層と第2層の水分子の配列は非常によく分離して見える。第1層の水分子の多くが、OH軸を金属面に平行にして、互いに水素結合で強固に結び合っている。このような異常な水の配置はガス状の水分子が金属表面に吸着する構造に類似している。Cl-は第2層の水分子に挟まれて存在した。これらNa+とCl-の配置の仕方は従来考えられているものと正反対である。今後イメージ力の正当性を検討すべきであろう。

This study は, electrode interface の と electrolyte solvent molecules イ オ ン の dynamic theory of tectonic を に Ming ら か に し, interface で の electric double layer の 気 state be を interpret す る purpose で, モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る を line っ た. This シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の, 徴 は metal か ら の イ メ ー ジ force を あ ら わ に consider す る こ と で あ る. は イ メ ー ジ force in the metal の 伝 guide electronic が electrode interface で の water や イ オ ン な ど の charge distribution に よ り lead き pay け ら れ る induced unseen fruit で あ る. イ メ ー ジ force は metal electrode の features と し て, こ れ を ignore し て computing す る こ と は で き な い と exam え ら れ る. わ れ わ れ の イ メ ー ジ force を consider し た early の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は, water molecules の み な ら ず, イ オ ン も directly に metal surface sorption す る. そ し て, very big に き な nonlinear 揺 ら ぎ が exist す る こ と が Ming ら か に な っ た. そ こ で, our は molecular モ デ ル を improved し, か つ, completely な thermal equilibrium state を be presently す る た め に, マ ル チ カ ノ ニ カ ル モ ン テ カ ル ロ の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン count を っ た. The water molecule モデ tip3pモデ を を, and the <s:1> and <s:1> <s:1> を Na+とCl-を make う. Youdaoplaceholder0 そ calculation result によると, でNa+が on the metal surface strongly く adheres to た た. す な わ ち, イ メ ー ジ force を consider し た computing で は, be interstate の ぬ ん し も out る に nearly を use い い department て も, Na + の よ う な small さ な イ オ ン も strong metal surface に directly く sorption す る こ と が Ming ら か に な っ た. Na + 1 layer mesh の の lateral に water molecules が き れ い に column し, そ の lateral に layer 2 item の water molecules が や や ル ー ズ に match column し た. The first layer と the second layer <s:1> water molecules <s:1> are arranged very によく and separated て て see える. の の water molecules in the first level more く が, OH shaft を metal surface parallel に に し て, mutual い に water element combination で strong に knot び close っ て い る. こ の よ う な abnormal な water の configuration は ガ ス shape の が metal surface water molecules に sorption す に る structure similar し て い る. The second layer of <s:1> water molecules に carry まれて and exist in た. The <s:1> れらNa+とCl- <s:1> configures the <s:1> side 従 従 to test the えられて る る と と と against the である. In the future, <s:1> メ ジ ジ ジ will strive for すべ であろう であろう for the legitimacy of <s:1>.

项目成果

Kimura, A.: "Theory of excitation transfer in the intermediate coupling case."J. Luminescence. (in press).

Kimura, A.：“中间耦合情况下的激励传递理论。”J。

Kakitani, T. et al.: "Theory of excitation transfer in the intermediate coupling case"J. Phys. Chem.. B103. 3720-3726 (1999)

Kakitani, T. 等人：“中间耦合情况下的激发传递理论”J。

Goto,N. et al.: "Monte Carlo simulation study on the structure and reactions at meta-electlyte interface. II. Mechanism of nonlinear electrode reaction."J. Phys. Soc. Japan.. 68. 3729-3737 (1999)

后藤，N.

Yamamoto, S. et al.: "Ab initio MO study on the Potential energy surfaces for twisting around the C11=C12 bond of the ptotonated Schiff base of retinal"TECHOCHEM. 461-462. 463-471 (1999)

Yamamoto, S. 等人：“从头开始 MO 研究围绕视网膜质子化希夫碱的 C11=C12 键扭转的势能表面”TECHOCHEM。

Kakitani, T. et al.: "Color tuning mechanism of human red and green visual pigments."Photochem. Photobiol.. 70. 686-693 (1999)

Kakitani, T. 等人：“人类红色和绿色视觉色素的颜色调节机制。”Photochem。