Martini3モデルによるナフィオン膜の計算

ナフィオン分子をMartini3力場により粗視化したモデルが示されています。1つの粗視化粒子が複数の原子を代表し、計算効率を大幅に向上させています。これにより、ナノスケールでの構造解析が現実的な計算時間で可能となっています。

ナフィオン20分子と水5000粒子を含む系の緩和構造を示しています。ナフィオン主鎖の体積分率0.5の等値面と、スルホン酸基の分布が可視化されています。スルホン基は黄色の球で示され、水との界面領域に多く存在しています。この分布は、ナフィオン膜がイオン交換膜として機能する上で重要な構造的特徴を示しており、水との相互作用を通じてプロトン伝導性に寄与することが示唆されています。

ナフィオン160分子と水24,000粒子を含む大規模モデルによる水チャネル構造が示されています。セルの一辺は18nmで、水の体積分率0.5の等値面を表示しています。この図から、膜内に形成される複雑な水のネットワーク構造が視覚的に確認でき、水の輸送経路や膜の透水性に関する理解を深める上で有用な情報を提供しています。