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分子動力学シミュレーションを用いた疎水相互作用による泡生成の研究

利用分子动力学模拟研究疏水相互作用引起的泡沫生成

基本信息

批准号：
17740261
负责人：
古石貴裕
金额：
$ 2.24万
依托单位：
University of Fukui (2007)The Institute of Physical and Chemical Research (2005-2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

疎水性の粒子から構成される表面にナノスケールの構造を作成し、そこに水滴を配置したシミュレーションを行い、平滑な表面の場合との違いについて調べた。その結果、表面に一定間隔で柱を配置した場合、柱の高さがある程度高くなると、水滴の平衡位置は柱の上部と下部の二カ所になることがわかった。この二カ所の平衡位置の間には、自由エネルギー障壁が存在すると考えられるため、その障壁の大きさを見積もるシミュレーションを行った。柱の高さが水滴より大きい場合は、水滴が柱の上部に上昇する条件でのシミュレーションを100回程度行うことで、そのとき水滴に作用する力を平均化し、その値を積分から自由エネルギー障壁の高さを求めた。また柱の高さが短い場合には、水滴を表面に衝突させるシミュレーションを100回程度行って、自由エネルギー障壁の高さを調べた。水滴を衝突させる速度を適当に選ぶことである確率で柱の上部と下部で平衡化させることができる。ボルツマンの式を利用して、その確率から自由エネルギー障壁の高さの値を求めた。その結果、柱高さが高い場合の自由エネルギー障壁の高さは、温度に換算して300K程度であり、柱が低い場合には20K程度であることがわかった。

The structure of water particles is made up of water droplets, which are arranged in the middle of the surface, smooth and smooth. As a result, the columns are arranged at a certain interval on the surface, the height of the columns is high, and the equilibrium position of the droplets is high. The balance between the two positions is free, and the barrier exists. When the height of the column is large, the water drop rises from the upper part of the column. The force of the return stroke is averaged and the integral is calculated. The height of the column is adjusted by the height of the barrier, the height of the collision between the surface and the water drop, and the height of the return stroke. The speed of the water drop is selected appropriately. The accuracy of the upper part of the column is balanced. The high value of the barrier is determined by the accuracy of the method. The result is that the column height is high, the barrier height is high, and the temperature is converted to 300K. The column height is low, and the barrier height is 20K.