2026.3.31
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情報化学ツール > MIRAI法> HSP-MIRAI法
[0. ストーリー]
表面張力を分散項、分極項、水素結合項に分割することは昔から行われていた。分散項と分極項は使わずに、水素結合のドナーとアクセプターに分割すると接着性の解釈に良いともある。問題は過去のそうした論文に対して、どうやって検証用の分割値を手に入れるかだ。それが手に入らないなら単なる読み物で終わってしまう。どうしたら欲しいものが手に入るかを考えるのは楽しい。
[1. 概要]
表面張力を成分分割すると接着に関する洞察が深まることがある。もっと単純には蒸発潜熱を温度も含めて分散項、分極項、水素結合項に分割すると言うのおはハンセンの溶解度パラメータ(HSP)を考える時の基本になる。温度依存性の熱物性値についてはこの分割は有効だろう。粘度、熱伝導度、比熱の成分分割に使える。
この問題に対してpirika.com社で開発したMIRAI法[*1]を改造して熱物性を温度、圧力の効果まで含めて分割するソフトウエアー、HSP-MIRAIを作成した。MIRAI法の前身のPEM法[*2]は複数の多項式の足し算で物性値を表現する。この多項式の先頭にHSP値を使うのでプログラミング的にはとても簡単だ。
[2. HSP-MIRAIの原理]
25℃でのHSPの値をSmilesの構造式[*3]から得る技術(YMB[*4])はすでに作成しHSPiPに搭載している。PEM式は(1)式に示すように1-N個の多項式の足し算で表す。HSP-MIRAIではNは４つに固定にする。
そして4つの式の先頭の一つは各々dD, dP, dHac, dHbsなどを使う。
物性値=
0.155* ((dD+1)1.200* ((1-Tr)+1)3.738* ((1-Pr)+1)0.494* ((MW/Vol)+1)0.243* (Ovality+1)-0.488
+0.035* (dP+1)1.416* ((1-Tr)+1)2.741* ((1-Pr)+1)-0.460* ((MW/Vol)+1)0.147* (Ovality+1)0.541
+0.174* (dHAcid+1)0.0609* ((1-Tr)+1)1.042* ((1-Pr)+1)0.118* ((MW/Vol)+1)-0.201* (Ovality+1)-0.164
+0.0436* (dHbase+1)1.210* ((1-Tr)+1)2.911* ((1-Pr)+1)0.510* ((MW/Vol)+1)0.451* (Ovality+1)-0.740
残りの多項式は共通で使う。例えば温度の効果は(1-Tr)で入れる。（Tr: 測定温度/臨界温度)
(1-Tr)の効果はdD, dP, dHac, dHbsで異なる。そこで指数は異なる。圧力の効果、密度の効果、卵型度の効果の指数は各々求める。
溶媒が一つ決まればHSP、臨界温度、臨界圧力、密度、卵型度は異なる。
ある温度、圧力での一つの物性値があった場合、全ての溶媒で物性値のトータル誤差が最小になるように指数を全て決定する。
この例では24変数を遺伝的アルゴリズム法(GA法)[*5]を使って決定するするのがHSP-MIRAI法である。HSPの後ろに何を入れるかを考えるのは研究者の裁量に任される。
[3. HSP-MIRAI実例]
[3.1 表面張力の分割 ブログ]
溶媒やポリマーの（臨界)表面張力を成分わけした。
詳細は次のページ[*6]に記載した。
[3.2 蒸発潜熱の分割]
HSPは25℃での値だ。25℃以外の温度でのHSPを算出方法を開発する。
任意の温度での蒸発潜熱とその温度での分子体積が算出できれば、
HSP= (Hv@T/MVol@T)0.5でトータル分のHSPは計算できる。
それをHSP-MIRAIで成分分けする。
25℃以外のHSPを計算するpirika独自の方法[*7]だ。
[4. 図表]
[5. pirikaへのリンク]
*1: MIRA法
*2: PEM, 多項式展開法
*3: SMILESの構造式
*4: YMB物性推算式
*5: 遺伝的アルゴリズム法
*6: HSP-MIRAI法。熱物性値をHSPの定義、分散項、分極項、水素結合項に分割する技術
*7: 溶解度パラメータ温度依存性の計算、pirika法
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