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溶液内における蛍光消光反応ダイナミクスの分子理論

溶液中荧光猝灭反应动力学的分子理论

基本信息

批准号：
15J08092
负责人：
笠原健人
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，最初に昨年度導出した分子性液体におけるSmoluchowski方程式の数値計算プログラムの改良を行った．数値解法の検証のため，従来のSmoluchowski方程式でも記述可能な単純液体（液体アルゴン）の反応に適用した結果，適切な三次元グリッドを選べば，新規解法は厳密解をほぼ完全に再現することが確認できた．続けて，二原子分子液体の拡散律速反応（蛍光消光反応）に適用した．また比較のためDongらによって提案されている分子動力学（MD）法を用いた反応シミュレーション計算を行った．比較の結果，蛍光分子周囲の消光分子分布は0-2 psの短時間領域では若干の差異が現れたものの，5 ps以降の長時間領域では両者は良い一致を示した．また，反応の速度定数を計算したところ，新規理論では反応初期の速度定数をMD法よりも大幅に過大評価した．これは，反応を記述するために用いた完全吸収型境界条件が原因であり，従来の単純液体理論でも現れる挙動である．しかし，分布関数の時間発展と同様，5 ps以上の領域ではMDとかなり良い一致を示した．従って，新規理論が長時間領域において有効な理論であることが確かめられた．また，本年度は拡散律速反応の定式化にも深く関係している時間依存分布関数を，Smoluchowski方程式に基づいて計算するプログラムを開発し，リチウムイオン電池の電解質溶液である1.0 M LiClO4/エチレンカーボネート（EC）中におけるEC-Li+クラスターの解離過程に適用した．ECのカルボニル酸素に配位していたLi+が10 ps以下では主にECから離れる方向に拡散し，10 ps以降では徐々にエーテル酸素近傍に分布が広がっていくという結果が得られた．

This year, the first year to derive the molecular liquid, Smoluchowski equation numerical value calculation and improvement. The numerical solution is proved by the Smoluchowski equation, which describes the possible solution of pure liquid (liquid) and its application. The new solution is confirmed by the exact solution of pure liquid (liquid). The dispersion law of diatomic molecular liquids is applicable to light extinction reaction. The molecular dynamics (MD) method was used to calculate the molecular weight of the sample. Compared with the results, the extinction molecular distribution of light molecules in the short-term domain of 0-2 ps shows some differences, while that in the long-term domain of 5 ps shows good consistency. In addition, the calculation of the speed determination in the reverse direction has greatly over-evaluated the speed determination in the early stage of the reverse direction compared to the MD method. The reason why the pure liquid theory is used to describe the state of complete absorption is that the pure liquid theory is used to describe the state of absorption. The time distribution of the distribution is the same, and the field above 5 ps is the same.従って，新规理论が长时间领域において有効な理论であることが确かめられた. This year, the time dependent distribution relation of the dispersion velocity equation was developed. The electrolyte solution of the battery is 1.0 M LiClO4/10 ps to fall