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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。 液体 CO2 輸送プロセスにおける CO2 ハイドレート生成の回避条件を検討するために，CO2 ハイドレートまたは液体水と共存する液体 CO2 中への水の溶解度を評価しました．そのために，共存する全相における水および CO2 の化学ポテンシャルを求める理論計算を行いました．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温度・圧力範囲で，温度低下とともに減少します．さらに，ハイドレート形成によりこの溶解度低下は一層促進されます．また，水飽和液体 CO2 の温度または圧力が低下する場合について，CO2 貯留に重要なハイドレート生成ギブズエネルギーを見積もりました．あわせて，これらの過程でハイドレートとして析出する水量も推定し，CO2 輸送におけるフローアシュアランスへの直接的な示唆を得ました．本研究は，大規模カーボンニュートラル実現を目指す低エネルギーかつ安全な CO2 輸送ネットワークの構築に貢献します． 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., (2026). DOI:10.1039/d6cp01072e 音声解説
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。 本論文では，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）理論で議論する．まず，VOP（Vertex Order Parameter）を用いて空ホスト格子の力学的に不安定な構造を排除できる経験則を提案する．次に，ゲスト分子の種類と混合比が結晶構造に与える影響を考察し，微量の第二成分で相変化を誘発し，新規安定相や準安定相の探索が可能となることを示す．本研究は，ガスハイドレートの工学的応用と美しい結晶構造を持つ物質としての側面を重視し，新たな結晶構造発見への貢献を期待する． 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
クラスレート水和物の熱力学的安定性に関する統計力学的理論と計算機的研究
我々のグループの新しい論文が出版されました。 クラスレート水和物は、水ケージに閉じ込められたゲスト分子によって形成される非化学量論的な包摂化合物であり、エネルギー資源や CO2 回収・貯留において極めて重要である。本展望（Perspective）では、統計力学と分子シミュレーション、および分子間相互作用モデルを用いて、熱力学的安定性、構造多形、および動的プロセスの 3 つの主要領域で達成された相乗的な進展を概説する。van der Waals と Platteeuw の理論に端を発する安定性の理論的推定は、定圧条件、多重占有、およびホスト・ゲスト結合を考慮した修正によって大幅に改善され、多相共存の正確な予測が可能になった。また、新しい戦略を用いて、新規な水和物や氷の構造が合成されている。Frank-Kasper HS-I 相は小さなガス分子では不安定であるが、アルキルアンモニウム塩を用いたセミクラスレート水和物として実現された。さらに、ガス水和物の脱ガスなど、メタ安定な氷を形成するためのいくつかの戦略についても議論する。動的な側面については、分子力学シミュレーションを用いて調査されている。解離のキネティクスは、ゲスト濃度や気泡形成に大きく影響されることが示された。分子力学シミュレーションは、2 種類の低濃度水和物抑制剤についても貴重な知見を提供している。 Takuma Yagasaki, Masakazu Matsumoto, Hideki Tanaka; Statistical mechanical theory and computational study on thermodynamic stability of clathrate hydrates. J. Chem. Phys. 14 January 2026; 164 (2): 020901. DOI:10.1063/5.0309340