溶液系における構造とダイナミクスの融合研究・統計力学を用いた記述

解系统中结构与动力学的融合研究/使用统计力学的描述

• 批准号: 15750010
• 负责人: 西山 桂
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Shimane University (2004)Osaka University (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15750010/
• 关键词: 溶媒和ダイナミクス; 過減衰ビート; RISM; 相互作用点モデル理論; 過渡的ホールバーン; 時間分解蛍光スペクトル; 積分方程式理論; RISM理論

本研究の目的は、統計力学をもとに実験的研究手法を援用しながら、溶液系における構造とダイナミクスの連関を明らかにすることである。我々は最近、モード結合理論を用いて中間散乱因子F(k, t)を求めると、数fsから数百ps以上に至る幅広い時間領域にわたって、緩和過程を分子論的に記述できることを明らかにしたので報告する。溶質には単イオンをはじめ、双極子などのモデル系を用いた。時刻t=0において、一部サイトの荷電を変化させた。溶媒にはアセトニトリル、水など極性溶媒を用いた。サイト-サイトポテンシャルにはレナード・ジョーンズ形(additive-pairwise)のものを用いた。各溶媒中において平均エネルギー緩和の時間応答関数Se(t)を計算したところ、とりわけ50fs以下の素早い時間領域ではガウス型に近似できる曲線を示すとともに、数10fsの振幅のダンピングがみられ、レーザー分光実験でよく報告されている結果に対応していることが分かった。その一方で、数10ps以上を要する遅い緩和成分が存在することも判り、我々の実験で観測されたエネルギー分散の緩和との関連性を現在検討しているところであり、その分子論的背景をもとに新しい実験および理論的研究を構築する予定である。この研究によって、溶液の構造と時間ゆらぎに関するダイナミクスの分子論に迫ることができたと考えている。この研究成果によって、溶液の時間に依存するゆらぎの研究など、関連する研究への波及効果も大きいと思われる。

这项研究的目的是通过结合实验研究方法来阐明解决方案系统中结构与动力学之间的联系。我们报告说，最近，使用模态耦合理论发现中间散射因子F（K，t）允许分子理论描述从几个FS到几百ps或更多PS或更多PS的宽时域上的放松过程。单个离子和偶极子等模型系统用作溶质。在时间t = 0时，某些站点的充电更改。将乙腈或水等极性溶剂用作溶剂。现场电位是伦纳德·琼斯（Leonard Jones）形的（添加剂）。当在每个溶剂中计算平均能量松弛的时间响应函数SE（t）时，发现可以近似于高斯类型的曲线，尤其是在50 fs或更少的快速时间域中，并以几十亿fs的振幅阻尼，观察到与激光仪谱相通用的几个FS的振幅相对应。另一方面，很明显，存在缓慢的松弛组件需要几十ps或更多的PS，我们目前正在研究我们实验中观察到的能量分散弛豫之间的关系，并将基于该分子理论背景构建新的实验和理论研究。我们认为，这项研究能够仔细研究有关解决方案结构和时间波动的动力学分子理论。这一研究发现似乎对相关研究产生了重大连锁反应，例如对解决方案的时间依赖性波动的研究。

项目成果

K.Nishiyama, T.Yamaguchi, F.Hirata, T.Okada: "Solvation dynamics in water investigated by RISM/mode-coupling theory"Journal of Molecular Liquids. (投稿済).

K.Nishiyama、T.Yamaguchi、F.Hirata、T.Okada：“通过 RISM/模式耦合理论研究水中的溶剂化动力学”《分子液体杂志》（已提交）。

Solute Dependence of Polar Solvation Dynamics Studied by RISM/Mode-Coupling Theory

RISM/模式耦合理论研究极性溶剂化动力学的溶质依赖性

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Solution Chem. 33
• 作者: K.Nishiyama;T.Yamaguchi;F.Hirata;T.Okada
• 通讯作者: T.Okada

K.Nishiyama, T.Yamaguchi, F.Hirata, T.Okada: "Solute dependence of polar solvation dynamics studied by RISM/mode-coupling theory"Journal of Solution Chemistry. (投稿済).

K.Nishiyama、T.Yamaguchi、F.Hirata、T.Okada：“通过 RISM/模式耦合理论研究极性溶剂化动力学的溶质依赖性”《溶液化学》杂志（已提交）。