日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 25(1): 2-12 (2008)
doi:10.20731/zeoraito.25.1.2

解説解説

ナノ空間における単純流体の相挙動を理解する分子シミュレーションを活用した相境界検討と配位錯体系ナノ空間への展開Understanding phase behavior of simple fluid confined in nanospaceMolecular simulation study for finding phase boundaries and exploring into MOF nanospace

京都大学大学院工学研究科化学工学専攻Department of Chemical Engineering, Kyoto University ◇ 〒615-8510 京都府京都市西京区京都大学桂

受理日:2008年1月7日Accepted: January 7, 2008
発行日:2008年3月10日Published: March 10, 2008
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ナノ細孔空間では,細孔壁からの引力場やナノスケール界面の効果によって,バルク相とは顕著に異なる相挙動を示す。スリット状やシリンダ状といった単純な幾何形状の細孔空間であっても,相挙動には多くの影響因子が重畳する結果,その理解には困難があり,特に固相の関与する相挙動についてこれが顕著であったが,我々は,種々の分子シミュレーション手法を活用し,影響因子の一つずつを単独にえぐり出して解析することによりその効果を見極め,熱力学的モデル化を行うことでその理解を図ってきており,少なくともスリット状ナノ空間での単純流体の相境界(凝縮・凝固・昇華および三重点)はいまやすべて解析的に予測可能となった。本稿ではこれらの検討を概説し,また他の幾何形状についての相図を俯瞰するとともに,「柔軟な」配位錯体(MOF)の吸着誘起格子構造転移への最近の研究展開を解説する。

The phase behavior of fluid confined in nanospace often significantly differs from those in bulk phase, because of the possible effects of attraction from pore walls and interfaces in nanoscale. Even for such simple geometries as slit and cylinder, much difficulty comes from simultaneous affection of numerous factors onto the phase behavior, which especially applies to those involving solid phase. The authors employed various types of molecular simulation techniques in order to elucidate the influence of each factor, which was to be thermodynamically modeled for prediction of the phase boundaries. On the basis of the series of findings and models, an entire phase diagram of confined Lennard-Jones fluid, at least in slit-shaped nanopore, can now be predicted, which includes all of the phase boundaries for gas-liquid, liquid-solid, gas-solid coexistence, and the triple point. This article reviews first the recent activities by the authors, then overviews the phase diagram for other geometries, and finally presents hot results for the adsorption-induced lattice structure transition of "flexible" nanoporous bodies (MOF: Metal-Organic Frameworks).

Key words: Nanopores; Lennard-Jones Fluid; Capillary Condensation; Freezing/Melting; Molecular Dynamics; Grand canonical Monte Carlo

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