疎水環境下の水の相転移および疎水効果

疏水环境中水的相变和疏水效应

• 批准号: 16685003
• 负责人: 甲賀 研一郎
• 金额: $ 14.89万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16685003/
• 关键词: 水; 疎水壁; カーボンナノチューブ; 相転移; 相図; シミュレーション; 吸着; 線張力; アルゴン; 細孔; 疎水効果; 疎水性相互作用; 格子模型

球形粒子系の最密充填構造と相図分子動力学シミュレーション及びエネルギー極小構造解析によって,不均一系の多様な相挙動は水などの複雑液体に限らず,円筒状細孔内に拘束されたアルゴンのような単純液体にも見られることを明らかにした.まず,シミュレーションによって得られた構造の解析から,最密充填構造は三角格子の折り畳み方法と一対一対応するという予想を提案した.これより,なぜ直径の変化とともに,様々な準一次元結晶構造および螺旋構造が現れるのかが説明できた.第二に,長距離相互作用が存在しなくても準一次元系において一次相転移的相変化が観測されることを示した.さらに圧力-直径面および温度-直径面の相図が正確に得られ,低温では鋭い相境界が存在し,高温になると境界が明確でなくなることを明らかにした.カーボンナノチューブ内の水の構造と相挙動カーボンナノチューブ内の水の分子動力学シミュレーション及びエネルギー極小構造解析によって,これまでに報告のない準一次元氷の構造を複数見いだし,それらの固相が係わる水の相転移挙動を明らかにした.今回見つかった氷の構造は外層を形成する水とその内部に存在する水からなり,Filled ice nanotubeと呼ぶことができる.外層の構造を開いて二次元にすると四角格子となる点は,以前我々が見いだしたN角形型アイスナノチューブと同様であるが,四角格子の巻き方により,結晶構造と螺旋構造が合われることが明らかになった.外層の内側に存在する水は秩序構造をとらないことが明らかになった.線張力の理論疎水性表面の濡れ現象と密接に関連する線張力の理論的計算を行った.ギブズの表面吸着式を単純に線吸着に拡張した式では,線張力が接触線の位置の選び方に依存するという結果をもたらす.この最近明らかになった事実を説明するために,新しい線吸着の式を導いた.また平均場密度汎関数モデルの数値計算を行い,以上の事実と新しい吸着式の妥当性を確認することができた.

Dense packing structure of spherical particle system and phase molecular dynamics analysis of phase transition and microstructural analysis of heterogeneous system; phase transition of heterogeneous system; confinement of complex liquid; confinement of pure liquid in cylindrical pores; and The analysis of the structure of the triangle lattice and the method of folding the triangle lattice are proposed The structure of quasi-one-dimensional crystals and helical structures is described in detail. Second, long-distance interactions exist in quasi-one dimensional systems. The phase difference between pressure-diameter surface and temperature-diameter surface is correct, the phase difference between low temperature and sharp phase exists, and the phase difference between high temperature and clear phase exists. The structure and phase shift of water in a solid phase system are described in detail in this paper. The outer layer of the structure is formed, and the inner layer exists. The outer layer of the structure is open to the second dimension. The quadrangular lattice is open to the point. Before I saw it, I saw it in the middle of the N angle type. The outer layer and the inner layer have water order structure. The theoretical calculation of line tension is carried out in connection with the phenomena of moisture and close contact on aqueous surfaces. The surface tension of the wire depends on the position of the wire. The most recent incident was explained, and the new line of absorption was introduced. The calculation of the average field density is carried out, and the validity of the new adsorption formula is confirmed.

项目成果

Formation of ice nanotube with hydrophobic guests inside carbon nanotube.

• DOI: 10.1063/1.2031127
• 发表时间: 2005-09
• 期刊: The Journal of chemical physics
• 作者: Hideki Tanaka;K. Koga

Structures of filled ice nanotubes inside carbon nanotubes

• DOI: 10.1080/08927020601059893
• 发表时间: 2007-01
• 期刊: Molecular Simulation
• 影响因子: 2.1
• 作者: D. Takaiwa;K. Koga;H. Tanaka

Theoretical studies on the structure and dynamics of water, ice, and clathrate hydrate

水、冰和笼形水合物的结构和动力学的理论研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: Bull. Chem. Soc. Jpn. 79
• 作者: Sakamoto KQ;Nakai K;Aoto T;Yokoyama A;Ushikoshi R;Hirose H;Ishizuka M;Kazusaka A;Fujita S.;Hideki Tanaka
• 通讯作者: Hideki Tanaka

On the Thermodynamic Stability of Clathrate Hydrates IV : Double Occupancy of Cages

笼形水合物的热力学稳定性IV：双笼占据

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Chem.Phys. 121
• 作者: H.Tanaka

Hydrophobic effect in the pressure-temperature plane

压力-温度平面的疏水效应

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Chemical Physics 121
• 作者: M.Toyoda;A.E.Giannakopulos;A.W.Colburn;P.J.Derrick;B.Widom;豊田岐聡;H.Tanaka;K.Koga
• 通讯作者: K.Koga