Unveiling cooperative effects of hydrogen bonding on the interfacial tension of dilute electrolyte liquids

揭示氢键对稀电解质液体界面张力的协同效应

• 批准号: 22K03546
• 负责人: 芝 隼人
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03546/
• 关键词: 界面張力; 電解質液体; 全原子計算; ツリー法; イオン吸着; 分子シミュレーション

研究代表者の芝はTIP3P および TIP4P/2005 水中にイオンが溶解した希薄電解液の界面張力特性を並列シミュレーションにより調べるための技術要素の開発・検討を進めた。上下2界面を有するスラブ系をLAMMPS パッケージ上でシミュレーションし、界面張力の測定を行い既往文献の界面張力値の確認することに成功した。また、目標としている1000万原子数規模の長距離力静電相互作用系の分子動力学計算を容易にするための手段として、ツリー法により長距離力を効率的に実行することを可能なパッケージFDPS (Framework for Developing Particle Simulations) を水力場に対して利用する手法の検討およびコード実装を進めた。通常ツリー法においては、見込み角と呼ばれるパラメターによって計算速度が変えられるが、その際に計算精度とのトレードオフが発生するため、まずはバルク水中でのこの関係を整理した。また、12月前後に学会参加の際、多極子作成レベルの変更の効果について研究発表があったことを受けて、我々自身の課題実施において対応するパラメターの最適値同定に必要な手続きを再現した。分担者の植松は、白金リングを利用した実験系の構築を進め、自動 z ステージに白金リングを吊り下げ界面に浸した時にかかってくる力を 0.0001 mN/m の精 度で測定可能な実験系を作成した。また、サンプル溶液をジャケット付きビーカーに 封入することで温度一定の環境の実験系を構築できることを実証した。

The research representative of TIP3P and TIP4P/2005 advanced the development and research of technical elements for the solution and interfacial tension characteristics of thin electrolytes in water. The fact that the upper and lower interfaces can be maintained is due to the successful implementation of the LAMMPS interface and the determination of the interfacial tension based on the confirmation of the interfacial tension value in previous literature. Molecular dynamics calculations of long-distance force electrostatic interaction systems on a scale of up to 10 million atoms are easy to implement by means of the Framework for Developing Particle Simulations (FDPS), and by means of a method for the development of hydraulic field applications. Usually, the calculation speed is changed, the calculation accuracy is changed, and the relationship is arranged in the water. In December 2012, the Institute participated in the study of multipole formation, and the results of the study were analyzed. The results showed that the study of multipole formation and the results of multipole formation were similar to those of the study of multipole formation. The construction of the system is carried out automatically by using the equipment of the plant and the platinum, and the precision of the system is determined by the force of 0.0001 mN/m. The temperature of the solution is determined by the temperature of the solution.

项目成果

若手奨励賞受賞講演：溶液界面の化学物理と流体力学の研究

青年励志奖讲座：溶液界面化学物理与流体动力学研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 植松 祐輝