Molecular dynamics study of linear alkanes geometrically restricted in carbon nanospaces

碳纳米空间几何限制的直链烷烃的分子动力学研究

• 批准号: 22K04866
• 负责人: 松田 和之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kanagawa University
• 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-22K04866/
• 关键词: カーボンナノチューブ; アルカン; 吸着; NMR; ナノ細孔

ナノメートルスケールの空間内で分子集団が示す振る舞いは、通常のバルク状態と異なることが知られている。単層カーボンナノチューブは1枚のグラフェンシートを円筒状に丸めた構造をしており、その内部に直径が数ナノメートル程度の原子レベルで一様な空洞をもっており、ナノ空洞内での分子集団の構造や挙動を研究するうえで有効な物質の1つである。本研究課題では直鎖状アルカンのダイナミクス、構造、相転移の特性がカーボンナノチューブ直径やアルカン鎖長にどのように依存するのかを、核磁気共鳴実験、x線回折実験、示差走査熱量測定、古典分子動力学シミュレーションにより調べている。本年度は、主に平均直径1.3nmの単層カーボンナノチューブ試料、および直鎖状アルカンとしてn-ヘキサンとn-デカンを用いた実験を行った。x線回折実験により、適切な熱処理を実施した単層カーボンナノチューブ試料ではn-ヘキサンとn-デカンがナノチューブ内部空洞に高い充填率で吸着されることを明らかにした。分子動力学シミュレーションからは、直径1.3nmの単層カーボンナノチューブ空洞内ではn-ヘキサンとn-デカンの凝集,凝縮構造が異なることがわかった。また、重水素化したn-デカンを吸着した単層カーボンナノチューブ試料について室温での重水素核の核磁気共鳴実験を行い、ナノチューブ内部空洞に吸着したn-デカンの並進運動が核磁気共鳴の時間スケールでは凍結していることを示唆する結果を得た。

ナ ノ メ ー ト ル ス ケ ー ル の で molecules in a space set 団 が in vibration す る dance い は, usually の バ ル ク state と different な る こ と が know ら れ て い る. 単 layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ は one の グ ラ フ ェ ン シ ー ト を has drifted back towards ¥ tubular に pill め た tectonic を し て お り, そ の internal diameter に が number ナ ノ メ ー ト ル degree の atomic レ ベ ル で a others な hollow を も っ て お り, ナ ノ hollow inside で の molecular set 団 の tectonic や 挙 fixed を す る う え で have sharper な material の 1 つ で あ る. This research topic で は straight lock ア ル カ ン の ダ イ ナ ミ ク ス planning, structure, phase shift の features が カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ diameter や ア ル カ ン lock long に ど の よ う に dependent す る の か を, imaging 気 resonance be 験 inflexion by X-ray and be 験, differential walkthrough calorimetry, classical molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り adjustable べ て い る. は, main に this year the average diameter of 1.3 nm の 単 layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ sample, お よ び straight lock ア ル カ ン と し て n - ヘ キ サ ン と n - デ カ ン を with い た be 験 を line っ た. X-ray inflexion be 験 に よ り, adequate heat な 処 を be applied し た 単 layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ sample で は n - ヘ キ サ ン と n - デ カ ン が ナ ノ チ ュ ー ブ inner cavity に high い filling rate で sorption さ れ る こ と を Ming ら か に し た. Molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン か ら は, diameter of 1.3 nm の 単 layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ hollow inside で は n - ヘ キ サ ン と n - デ カ ン の agglutination, が different structures condensation な る こ と が わ か っ た. ま た, heavy water element し た n - デ カ ン を sorption し た 単 layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ sample に つ い て room-temperature で の element heavy-water nuclear の nuclear magnetic 気 resonance be 験 を い, ナ ノ チ ュ ー ブ inner cavity に sorption し た n - デ カ ン の hand movement が nuclear magnetic 気 resonance の time ス ケ ー ル で は freeze し て い る こ と を in stopping す た を る results.

项目成果

カーボンナノチューブにおけるヘキサンやデカンの吸着

碳纳米管吸附己烷和癸烷

• 发表时间: 2022
• 作者: Omachi;H.;柴田裕貴・才田恵美・岩田将輝・松永優希・水津理恵・阿波賀邦夫・廣谷潤・大町遼;柴田裕貴・才田恵美・岩田将輝・松永優希・水津理恵・阿波賀邦夫・廣谷潤・大町遼;柴田裕貴・才田恵美・岩田将輝・松永優希・水津理恵・阿波賀邦夫・廣谷潤・大町遼;松永優希・廣谷潤・大町遼;Haruka Omachi;井口准甫，伊藤大基，客野遥，松田和之，真庭豊，緒方啓典，秋山良，千葉文野
• 通讯作者: 井口准甫，伊藤大基，客野遥，松田和之，真庭豊，緒方啓典，秋山良，千葉文野