Hydration structures of barium ions; molecular dynamics simulations using the SCAN meta-GGA density functional and EXAFS spectroscopy studies

SCAN meta-GGA汎関数を用いた第一原理計算とEXAFS法の観測によるバリウムの水和状態解明

山口 瑛子  ; 小林 恵太 ; 高橋 嘉夫*; 町田 昌彦  ; 奥村 雅彦   

Yamaguchi, Akiko; Kobayashi, Keita; Takahashi, Yoshio*; Machida, Masahiko; Okumura, Masahiko

ラジウム(Ra)はウランやトリウムの放射壊変により生成する放射性元素であり、放射性廃棄物の処理や旧ウラン鉱山周辺の環境問題の解決において重要な元素であるが、安定同位体が存在しないといった取り扱いの難しさから、水和構造などの基本的な物理化学的性質さえも不明な点が多い。本研究では、周期律表上でRaより一周期小さいがRaと同族であり、イオンの価数や大きさが類似していることから、アナログ元素としてよく用いられるバリウムに着目し、その水和構造を第一原理分子動力学法のシミュレーションにより解明した。これまで研究が行われていない大きな系について、より水の計算に適している新しい汎関数を用いて第一原理計算を行うことでより高精度のシミュレーションを行い、X線吸収微細構造法の観測も行うことでシミュレーション結果の妥当性を確かめた。

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