モンテカルロ計算プログラム MedeA-GIBBS
GIBBS は、気体・液体の熱力学物性をモンテカルロ法により推算するプログラムです。 低分子の液液・気液平衡や、低分子・長鎖のナノポーラス物質への吸着現象など、 様々な系に適用することができます。
機能
- アンサンブル
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- カノニカルアンサンブル（NVT）
- 定圧アンサンブル（NPT）
- グランドカノニカルアンサンブル（μVT）
- ギブスアンサンブル（定積、定圧）
- ポテンシャル
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- OPLS-UA
- TraPPE
- Anisotropic united atom (AUA)
- 相互作用エネルギーの評価
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- 分散･反発相互作用（Lennard-Jones、Buckingham）
- 交差項には4 つの混合ルールが適用可（Lorentz-Berthelot、Kong、Waldman-Hagler、geometric）
- 静電相互作用（Cutoff、Reaction Field、Ewald）
- 遠距離相互作用のカットオフに対する補正
- 分子自由度
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- 剛体モデル
- フレキシブルモデル
- 半剛体モデル
- 分子移動手法
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- Configurational Biased モンテカルロ法による長鎖の取り扱い
- リザーバーバイアス法によるフレキシブルモデルの取り扱い
物性
- 単一層における熱力学物性
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- 圧力、体積、密度、熱容量、熱力学関数等の温度変化
- 化学ポテンシャル
- Joule-Thomson 係数
- 相平衡
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- 気液平衡（VLE）、液液平衡（LLE）
- 気液液平衡（VLLE）
- 蒸気圧曲線
- ナノポーラス物質への分子の吸着現象
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- 吸着等温線
faujasiteへの吸着による m-キシレンと p-キシレンの分離を検討した結果気相中の p-キシレンのモル分率に対する固相中の p-キシレンのモル分率 (X-Y 図)を推算した結果は、 実験結果をよく再現しています(*1)。
1. V. Lachet. Boutin, B. Tavitian, and A. H. Fuchs, Langmuir 15, 8678(1999).
熱伝導性・粘性評価ツール Thermal Conductivity & Viscosity
Thermal Conductivity・Viscosityは、古典的な分子動力学計算を基に、純物質・混合物の流体の熱伝導性・粘性を計算するツールです。
計算には分子動力学計算プログラムとして、MedeA-LAMMPSを利用します。LAMMPS（*2）は、サンディア国立研究所（米国エネルギー省）に よって開発されたプログラムで、世界中の様々な研究分野で利用されています。MedeA-LAMMPSでは、計算の設定から実行、 解析を行うためのインターフェースも装備していますので、シミュレーションを簡便に実行できます。 さらに、フローチャート形式によるタスク制御が可能ですので、複雑な計算をフローで扱えます。
2. S. Plimpton, J. Comp. Phys., 117, 1 (1995); http://lammps.sandia.gov/index.html
機能
- アンサンブル
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- ミクロカノニカルアンサンブル（NVE）
- カノニカルアンサンブル（NVT）
- 定圧アンサンブル（NPT）
- ポテンシャル
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- 有機分子・高分子用 OPLS-AA、PCFF、COMPASS（Published only）、CFF91、CFF93、CVFF
- 無機物・酸化物用 Inorganic、CVFF_AUG、BKS
- 半導体用 Stillinger-Weber、Tersoff
- 相互作用エネルギーの評価
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- 静電相互作用（Cutoff、PPPM、Ewald）
- 遠距離相互作用のカットオフに対する補正
- 分子移動手法
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- Green-Kuboの方法
- Müller-Paltheの方法
CO2流体の計算例
【計算条件】
P=494bar, V=2.89×2.89×8.68nm3,
T=298.2K, ρ=1.0341g/cm3
【粘度】
計算値η=1.360×10-4Pas,
実験値η=1.3466×10-4Pas
物性
- 純物質・混合物における流体の物性
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- 圧力、体積、密度、エネルギー
- 熱伝導度（Thermal Conductivityを利用）
- 粘度（Viscosityツールを利用）
フローチャート形式のタスク制御
- SciMAPS
- 材料設計支援プラットフォーム
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