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[解析事例] MDによる界面張力の評価

事例カテゴリ
COGNAC、VSOP

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事例データDL

分子構造と界面張力の関係

目的と手法

全原子モデルの分子動力学(MD)計算により水/オクタン界面の界面張力を評価しました。水はSPC-FWモデルを使用し、オクタンはJ-OCTAでのモデリングを行いました(力場はGAFFを用い、電荷はMO計算により求めた値を付与しました)。MD計算には弊社ソルバーである「VSOP」を使用しました。水とオクタンの緩和計算をNPTアンサンブルによりそれぞれ実施した後、図1に示すように水とオクタンの系をマージすることで界面の存在する系を作成しました。

分子動力学計算式

界面のモデル 図.1 界面のモデル
(上部:水、下部:オクタン)

解析結果

界面の作成後はNVTアンサンブルによる計算を行い、緩和後のストレスの値から以下の式を用いて界面張力を評価しました。緩和状態での界面張力の時間変化を図2に示します。評価された界面張力は揺らぎが大きいですが時間平均を行うことで53.3 [dyn/cm]と評価され、実験値の51.7[dyn/cm][1]と比較して良好な結果といえます。

界面張力の時間変化 図2. 界面張力の時間変化

  • ●参考文献
  • [1] A.Maiti and S. McGrother, J. Chem. Phys., 120, 3, 15 (2004)

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