权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

核生成機構の体系化とその速度論的モデル構築に立脚した合理的ナノ粒子合成戦略の確立

基于成核机制的系统化及其动力学模型的构建合理的纳米粒子合成策略的建立

基本信息

批准号：
22KJ1754
负责人：
飯田裕也
金额：
$ 1.41万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，合理的なナノ粒子設計戦略を確立することを目的とし，分子種や合成条件によって多様に変化する核生成経路を決定づける因子の解明とその経路を定量的に記述するモデルの構築，および経路の影響を組み込んだ粒子径分布推定手法の開発を行う。本年度の実績を以下に示す。[1] LJ分子2成分からなる溶液系の核生成過程のMDシミュレーションにおいて，分子サイズが核生成挙動に強く影響し，分子サイズの増大が核生成を促進・抑制する両方のケースがあり得ることを見出した。さらに，このような分子サイズがもたらす特異的な効果を，昨年度構築した熱力学モデルを用いて分子間相互作用の数の観点から説明可能であることを明らかにした。本検討は，昨年度に構築した核生成経路予測モデルにおけるパラメータの物理的な意味合いを明確にし，モデルの有用性をより強固にするものであり，実在分子系における核生成経路予測につながる重要な知見をもたらしたと言える。以上の成果について論文を執筆中である。[2] LJ分子3成分からなる溶液系の核生成過程のMDシミュレーションを実施し，系が一段階と二段階のどちらの核生成経路をとるかは，溶質同士の相互作用の強さに支配されることを明らかにした。これにより，LJ 2成分系で得た知見が，成分が増えても成立することを確認した。[3] 構築した熱力学モデルに基づいて自由エネルギー障壁の高さを用いて核生成速度の予測値を計算し，MDシミュレーションの実測結果と比較した。その結果，MDシミュレーションの核生成経路を十分に説明可能な構築モデルをもってしても，核生成速度に関しては実測結果と数桁の誤差を生じてしまうことがわかった。その原因が，モデルの入力値として必要な界面張力の数％の誤差が核生成速度の計算において1オーダー近くの誤差にまで増幅されることにあることを明らかにした。

The purpose of this research is to establish a reasonable particle design strategy, clarify the factors that determine the nuclear generation path due to the diversity of molecular species and synthesis conditions, and quantitatively describe the structure of the device and the influence of the path, and develop methods for estimating particle size distribution. The results for the year are set out below. [1]LJ molecule 2 component changes in the process of nuclear formation in solution system, molecular support strongly affects nuclear formation, molecular support increases nuclear formation, promotes and inhibits nuclear formation, and the process of nuclear formation is discussed. In the past, the number of molecular interactions between molecules has been discussed in detail. In this paper, we discuss the physical implications of nuclear generation pathway prediction in the past year, the usefulness of nuclear generation pathway prediction, and the importance of nuclear generation pathway prediction in molecular systems. The above achievements are in the process of writing papers. [2]LJ molecule three components of the solution system of the nuclear generation process MD system implementation, is a first stage and second stage of the nuclear generation process, solute interaction between strong control. LJ2 component system is known to be established. [3]The predicted values of the nuclear formation rate in the framework of thermodynamic analysis were calculated and compared with the experimental results. As a result, the nuclear generation path of MD system is very clear, and the nuclear generation speed is related to the measurement result and the error of the nuclear generation path. The reason for this is that the penetration force value of the nucleus increases by a factor of % and the error of the necessary interfacial tension increases by a factor of 1 in the calculation of the nucleus formation velocity.