一种理解聚合物液体中离子如何相互作用的计算方法可以 解锁制造锂聚合物电池和净化水的更好方法。
中村一诚，物理学助理教授足球比赛结果，获得国家科学基金会 (NSF) 教师早期职业计划 (他对模拟聚合物液体相互作用的计算方法的研究 带有电荷。
关于研究人员
中村一诚
inakamur@mtu.edu
906-487-2019
研究兴趣
- 电解质
- 大分子的自组装
- 液体中的离子溶剂化
- 外部静电场下分子的介电响应
- 与能量存储相关的电化学
- 大分子系统的计算机模拟
- 软材料的机器学习
中村研究软质材料——特别关注离子液体（液体盐）和聚合物——它们可以 可以是人造的，比如你家周围的塑料，也可以是天然的，比如丝绸和 DNA。
尽管含离子聚合物液体用于许多应用，例如 对于可充电电池，我们仍然缺乏对它们工作原理的充分了解。合作中 与和在,中村研究带电分子（离子）如何在聚合物液体内相互作用 环境。
离子液体具有电化学稳定性、高电荷密度、 可调极性和低挥发性使其能够广泛应用于超级电容器， 燃料电池和电化学执行器。
“即使分子电荷差异很小，也会对宏观影响产生巨大影响 液体的热力学性质，”中村说。
Nakamura 的瞬态模拟将帮助他和其他研究人员做得更好 了解分子如何响应外部静电场以及这些分子如何响应 反应会影响聚合物如何提供绝缘介电响应。
“这个模拟计算离子和分子如何随着时间的推移而移动，” 中村说道。 “我们看到分子中的电荷分布。我们可视化离子如何 和分子本身相互作用，而且还提取有关的信息 电荷如何相互作用。”
赠款和资金
国家科学基金会 1944211
由于聚合物经常运动，中村的模拟证明 移动聚合物和液体之间的电荷相互作用。聚合物往往很长并且 笨重的。想象一下，一只手穿过蜘蛛网，然后试图解开它。 在液体中，聚合物会像蜘蛛网一样变得粘稠，或者被离子和其他物质推开。 其自身的聚合物链的部分。这些相互作用很复杂，中村使用 一个经过微调的物理模型，试图更好地理解运动。如果我们能解开 蜘蛛网，它为新材料、更好的电池、更快的速度开辟了可能性 水处理等等。
纳米材料模拟和教育
任何职业奖的一个重要组成部分是教育材料的创作 为了下一代科学家。中村提议与基威诺合作 K-12 学校帮助学生使用开源软件进行计算机模拟。 以许多学生已有的编程知识为基础——学习编码 年龄越来越小，通常是通过电脑游戏或可编程玩具—— 中村计划演示学生如何使用编程可视化分子运动 或模拟软件。
“当我还是一名高中生时，这是不可能的，”他说。 “我们没有那个 高中生并不常见这种软件和编程。”
中村自己对计算机模拟的兴趣来自于玩那些 任天堂的前身是日本的一个孩子。他的父母对他的教育很严格 放学后，作业优先，所以中村开始早起做作业 早上玩一两个小时的电子游戏。
“这可能激发了我对模拟世界的兴趣，”他说， 开玩笑说限制屏幕时间“可能会限制你的孩子成为一个 物理学家。”
严肃地说，中村将计算机模拟世界视为另一种工具 通过它来了解世界。
“可视化我们的研究内容非常重要，尤其是对学生而言，”他说。 “就像一些视频游戏一样，模拟只是另一种学习方式。”
足球比赛结果是一所 R1 公立研究型大学，成立于 1885 年，位于霍顿，拥有来自全球 60 多个国家的近 7,500 名学生。密歇根州旗舰科技大学的投资回报率一直名列全美最佳大学之列，提供超过 185 个本科和毕业生科学技术、工程、计算机、林业、商业、健康专业、人文、数学、社会科学和艺术领域的学位课程。乡村校园距离密歇根州上半岛的苏必利尔湖仅数英里，提供全年户外探险的机会。
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