水と氷と包接水和物
私の生活にかかせない水や氷のもつ奇妙な性質がどうして生まれるのか、そのしくみを明らかにします。
理論と分子シミュレーション
統計力学理論と計算機シミュレーションを駆使して、実験では見えない現象を調べ、実験に先がけて物質の性質を予測します。
身近な謎をときあかす
氷はなぜ水に浮くのか、地球が温暖化しても海があまり膨張しないのはなぜか、メタンハイドレートはなぜ海底でみつかるのか。 問いが簡単だからといって、答も簡単とは限りません。
長期観測データに基づく河川窒素負荷の成分分離：大気由来負荷の改善余力の推定
我々のグループの新しい論文が出版されました。 「河の水質を良くするには、下水処理を強化すべきか、大気汚染を減らすべきか？」——富栄養化が問題になる河川では、こうした優先順位の議論が欠かせません。ところが、河に流れ込む窒素のうち、どれだけが生活排水や農地から来て、どれだけが大気から降り注いだ成分なのかを正確に分けるのは、実はとても難しい問題です。過去に大気から降り積もった分まで含めると、なおさら複雑になります。 本研究では、この難問に正面からすべて答えようとするのではなく、もっと実用的な問いを立てました。「大気をきれいにしたら、河の窒素負荷はどれくらいすぐに減るのか？」という改善余力に焦点を当て、国や自治体が公開している長期の水質・大気データだけを使って、シンプルな統計モデルで推定する方法を考えました。水質が安定している時期には、全窒素（TN）と全リン（TP）がよく連動する——この性質と、大気中の NOx 濃度の数か月前の変化を組み合わせることで、大気由来と考えられる分を切り出しています。 相模川水系の桂川にこの方法を当てはめると、2021 年時点で非降雨期の水質安定時における最大改善余力は約 9% でした。大気対策にも意味はあるものの、排水や流域管理が依然として効く——という、現場の政策議論にもつながる示唆が得られます。野外調査を新たに行わなくても、すでにあるデータから環境問題の「どこを押さえると効くか」を素早く見積もれる、そんなアプローチです。統計と環境データに興味がある方には、身近な題材かもしれません。 北岡 勇樹, 松本 正和, 2026. 長期観測データに基づく河川窒素負荷の成分分離：大気由来負荷の改善余力の推定. 水環境学会誌 49, 89–98. DOI:10.2965/jswe.49.89
助成金を獲得
研究テーマ「大気及び関連データの機械学習による光化学オキシダント予測のための複合指標の開発」に対し、環境対策推進財団から、昨年度に続き研究助成金を給付していただけることになりました。期間は 1 年(2026 年度)です。精進します。
水不純物を含む液体CO2の相挙動：CO2ハイドレートの影響
我々のグループの新しい論文が出版されました。 カーボンニュートラルを実現するには、工場や発電所で捕集した CO2 を液体のままパイプラインで運ぶ方法が有力視されています。しかし、CO2 中にわずかな水が混じっているだけで、パイプの中で氷のような固体——CO2 ハイドレート——が生じ、流れを詰まらせるおそれがあります。輸送条件（温度・圧力）をどう選べば、この「詰まり」を避けられるのか。実験だけでは条件の組み合わせを網羅しきれないため、理論から答えを出す必要があります。 本研究では、液体 CO2 と水（または CO2 ハイドレート）が共存する系において、水と CO2 の化学ポテンシャルを理論計算で求め、液体 CO2 中にどれだけの水が溶け込むかを評価しました。液体水と共存する液体 CO2 中の水溶解度は、CO2 の臨界点近傍を除く広い範囲で温度を下げるほど減少します。さらにハイドレートが形成されると、この減少は一層進みます。温度や圧力を下げたときにハイドレートが生じやすくなる条件と、そのとき析出する水量も見積もり、パイプライン設計に直結するフローアシュアランス（流れの安全確保）への示唆を得ました。 統計力学と分子間相互作用の知識を使って、エネルギー資源や環境工学の現場課題に答えを出す——そんな理論化学の仕事の一例です。水和物や CO2 輸送に興味がある方には、身近な題材かもしれません。 H. Tanaka, M. Matsumoto, T. Yagasaki, M. Takeuchi, Y. Mori, and T. Kono, “Phase behaviour of liquid CO2 with an impurity of water: Influence of CO2 hydrate,” Phys. Chem. Chem. Phys., 28, 15002 - 15014 (2026). DOI:10.1039/d6cp01072e 音声解説
研究室に新しいメンバーが加わりました
本日より、4 年生の西岡君、濱崎さんが研究室の新たなメンバーに加わりました。共にサイエンスを楽しみましょう。
混合ガスハイドレートの結晶構造選択則
我々のグループの新しい論文が出版されました。 メタンや CO2 などのガス分子が水のケージに閉じ込められてできるガスハイドレート——いわば「ガス入りの氷」——は、エネルギー資源としての利用やパイプラインの詰まり防止など、実用面でも重要な物質です。ところが、2 種類以上のガスが混ざっているとき、どの結晶構造が生じるかは一筋縄ではいきません。同じ組成でも、構造によって性質が大きく変わるため、「どの構造が選ばれるか」を予測できると、実験の前に方針を立てやすくなります。 本研究では、混合ガスハイドレートの結晶構造選択則を、拡張 van der Waals–Platteeuw（vdWP）理論を用いて整理しました。まず、分子配置から機械的に不安定な空ケージ構造をあらかじめ除外する経験則（VOP）を提案し、候補を絞り込みます。次に、ゲスト分子の種類と混合比がどの構造を安定化させるかを考察し、微量の第二成分を加えるだけで相転移を起こし、新しい安定相や準安定相を探索できることを示しました。 美しい結晶構造を持つ物質としての側面と、エネルギー・環境工学への応用——その両方を見据えた理論化学の仕事です。水和物や結晶構造予測に興味がある方には、身近な題材かもしれません。 河原亘佑(本研究室OB, 2025年度修士修了), 松本正和, 田中秀樹, 2026. 混合ガスハイドレートの結晶構造選択則. 低温科学 84, 155–164. DOI:10.14943/lowtemsci.84.155 音声解説
中間発表会が開催されました
3 月 5 日に岡山大学大学院 環境生命自然科学研究科物質科学基礎講座(化学系)の中間発表会が開催されました。中間発表会は、修士一年が終わる時点での研究の進捗を確かめ、今後の方向性を探る機会として、ポスター発表形式で 3 時間にわたるディスカッションバトルが繰りひろげられます。本研究室からは M1 の藪林さんと内藤君が発表しました。分野の異なる研究者や学生との質疑から、良い着想が得られたのではないかと思います。ご苦労さまでした。