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論文

Characterization of adsorbed alkali metal ions in 2:1 type clay minerals from first-principles metadynamics

池田 隆司; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Journal of Physical Chemistry A, 119(30), p.8369 - 8375, 2015/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:36.67(Chemistry, Physical)

3種類の2:1型粘土鉱物におけるアルカリ金属イオンの吸着状態を第一原理に基づいたメタダイナミクスにより系統的に調べた。層間カチオンを記述するために集団変数として採用した配位数で張られた2次元空間での自由エネルギー曲面を求めたところ、2:1型3八面体粘土鉱物においてCsイオンの内圏錯体が選択的に形成されることがわかった。このCsイオンで見られた強い内圏錯体への親和性は4面体シートの同形置換により著しく増大したルイス塩基性をもつ底面酸素サイトでセシウムイオンが選択的に認識されることによることがわかった。

論文

Hydration structure of Y$$^{3+}$$ and La$$^{3+}$$ compared; An Application of metadynamics

池田 隆司; 平田 勝; 木村 貴海

Journal of Chemical Physics, 122(24), p.244507_1 - 244507_5, 2005/06

 被引用回数:38 パーセンタイル:18.44(Chemistry, Physical)

水溶液中でのY$$^{3+}$$とLa$$^{3+}$$の水和構造をカー$$cdot$$パリネロ分子動力学に基づくメタダイナミクス法を用いて調べた。メタダイナミクスの集団変数として金属イオンに関する酸素の配位数を用いることにより、10ps程度のシミュレーションで構造の異なる水和錯体を生成することができた。メタダイナミクスの処方箋に従い自由エネルギ-面を求めたところ、3価希土類イオンの水和の特徴が再現されていることがわかった。このことより、カー$$cdot$$パリネロ分子動力学に基づくメタダイナミクスは溶液のような複雑な系の自由エネルギー探査に有効な手法であることが確認できた。

口頭

第一原理分子動力学に基づいたシミュレーションによる粘土鉱物におけるアルカリ金属イオンの吸着状態

池田 隆司

no journal, , 

Cs-137等の放射性同位元素を土壌から効率的に分離回収する技術の開発は福島の環境回復を進める上で喫緊の技術課題となっている。本研究では、土壌から放射性セシウムをより効率的に分離回収するための技術開発に資することを目的に、第一原理分子動力学に基づいたシミュレーションにより福島の土壌に豊富に含まれる放射性セシウムが吸着しやすい粘土鉱物へのセシウムイオンの吸脱着過程等を原子・分子レベルで調べている。今回は、バーミキュライト等が属す2:1型粘土鉱物の層間におけるアルカリ金属イオンの吸着状態を粘土層の組成を変えてメタダイナミクスにより系統的に調べた結果を報告する。

口頭

風化黒雲母における層間水とカチオンの第一原理分子動力学研究

池田 隆司

no journal, , 

福島の環境回復に向け、県内の除染により発生した除去土壌等は、中間貯蔵を経て30年以内に県外で最終処分されることになっている。この最終処分の負荷低減等の観点から、放射性セシウムに汚染された除去土壌の減容技術の開発が求められている。本研究では、土壌から放射性セシウムをより効率的に分離回収するための技術開発に資することを目的に、第一原理分子動力学に基づいたシミュレーションにより福島の土壌に豊富に含まれる放射性セシウムが吸着しやすい粘土鉱物へのセシウムの吸脱着機構等を原子・分子レベルで調べている。本講演では、福島の土壌に多く含まれる風化黒雲母は鉄を多く含む3八面体型粘土鉱物であり、風化によりバーミキュライト化していることを考慮して、その膨潤層間におけるアルカリ金属イオンの吸着状態を第一原理分子動力学に基づいたメタダイナミクスにより調べた結果を報告する。

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