INABA, Satoshi

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Affiliation

Faculty of International Research and Education, School of International Liberal Studies

Job title

Professor

Concurrent Post 【 display / non-display

  • Affiliated organization   Global Education Center

Education 【 display / non-display

  •  
    -
    1999

    Tokyo Institute of Technology   Science of Engineering  

Degree 【 display / non-display

  • 東京工業大学   博士(理学)

Research Experience 【 display / non-display

  • 2002.04
    -
    2005.03

    日本学術振興会 特別研究員

  • 2001.04
    -
    2002.03

    カーネギー研究所 ポストドクター

  • 1999.04
    -
    2001.03

    日本学術振興会 海外特別研究員

Professional Memberships 【 display / non-display

  •  
     
     

    日本惑星科学会

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Solid earth sciences

Papers 【 display / non-display

  • Theoretical Study of Formation of Methanol under Hydrothermal Conditions

    Satoshi Inaba

    The Journal of Physical Chemistry A   124 ( 22 ) 4496 - 4505  2020.06  [Refereed]

    Authorship:Lead author, Corresponding author

    DOI

  • Acid–Base Catalytic Effects on Reduction of Methanol in Hot Water

    Satoshi Inaba

    Catalysts   9 ( 4 ) 373 - 373  2019.04  [Refereed]

    Authorship:Lead author, Corresponding author

     View Summary

    We have performed a number of quantum chemical simulations to examine the reduction process of methanol in hot water. Methanol is converted into a methane by capturing a hydrogen molecule and leaving a water molecule behind. The required energy for the reduction is too high to proceed in the gas phase. The energy barrier for the reduction of methanol is reduced by the catalytic effect of water molecules when we consider the reduction in aqueous solution. However, the calculated reduction rate is still much slower than that found experimentally. The ion product of water tends to increase in hot water, even though it eventually decreases at the high temperature of supercritical water. It is valuable to consider the acid–base catalytic effects on the reduction of methanol in hot water. The significant reduction of the energy barrier is accomplished by the acid–base catalytic effects due to hydronium or hydroxyde. Mean collision time between a hydronium and a methanol in hot water is shorter than the reduction time, during which a methanol is converted into a methane. The calculated reduction rate with the acid–base catalytic effects agrees well with that determined by laboratory experiments. The present study reveals a crucial role of the acid–base catalytic effects on reactions in hot water.

    DOI

  • Catalytic Role of H2O Molecules in Oxidation of CH3OH in Water

    Satoshi Inaba

    Catalysts   8 ( 4 ) 157 - 157  2018.04  [Refereed]

    Authorship:Lead author, Corresponding author

    DOI

  • Primary Formation Path of Formaldehyde in Hydrothermal Vents

    Satoshi Inaba

    Origins of Life and Evolution of Biospheres   48 ( 1 ) 1 - 22  2018.03  [Refereed]

    Authorship:Lead author, Corresponding author

    DOI

  • Dehydration of Methanediol in Aqueous Solution: An ONIOM(QM/MM) Study

    Satoshi Inaba, W. M. C. Sameera

    The Journal of Physical Chemistry A   120 ( 33 ) 6670 - 6676  2016.08  [Refereed]

    Authorship:Lead author, Corresponding author

    DOI

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Books and Other Publications 【 display / non-display

  • Expanding Beyond the Solar System: Current Observation and Theory

    Ko Yamada, Satoshi Inaba( Part: Contributor)

    Springer  2017.01

Research Projects 【 display / non-display

  • Evolution of Protoplanetary disks and Formation of Gas Giant Planets

     View Summary

    We study a new mechanism to explain the formation of gas giant planets. A gas giant planet is formed while a protoplanetary disk evolves. We introduced some elementary processes (e.g., self gravity) into the numerical program to simulate the evolution of a protoplanetary disk. Using the developed numerical program, we simulated the evolution of a protoplanetary disk and found that some vortices with the mass of a gas giant planet are formed in a protoplanetary disk. The vortices are thought to evolve into a gas giant planet

Specific Research 【 display / non-display

  • 量子化学計算による海底熱水噴出孔における有機分子の酸化還元反応過程の解明

    2018  

     View Summary

    水は圧力や温度を操作できるため有用な溶媒であると考えられる。本研究において、メタノールの酸化還元反応における水分子の効果について調べた。水溶液中におけるメタノールの酸化反応は、メタノールのヒドロキシ基のプロトンが近くの水分子に移動することで始まる。移動したプロトンは別の水分子を経由して、メタノールのメチル基のプロトンと結合することで水素分子を形成する。メタノールを酸化するためのエネルギーバリアは、プロトン輸送を助ける水分子の触媒作用によって下がる。水クラスタが絡んでプロトン輸送を助けると、エネルギーバリアはさらに下げられる。理論的な反応速度は、実験で得られる反応速度に一致した。

  • 量子化学計算による海底熱水噴出孔における炭素1原子を含む分子の化学反応過程の解明

    2017  

     View Summary

    ホルムアルデヒドは宇宙に広く存在して、生命の起源に関する重要な分子の一つである。海底熱水噴出孔付近では蛇紋石化作用により大量の水素分子が生成され、2酸化炭素を還元しホルムアルデヒドを形成する。2酸化炭素の還元反応によるホルムアルデヒドの生成経路では、(1)1酸化炭素の水素分子による還元化反応、(2)ギ酸の水素分子による還元化反応により作られたメタンジオールの脱水化反応の2つの経路が考えられる。本研究では、量子化学計算を行い2つの経路における活性化エネルギーを求め、ホルムアルデヒドはギ酸の還元化によって生成されることを明らかにした。

  • 量子化学計算による海底熱水噴出孔における炭素1原子を含む分子の化学反応過程の解明

    2016  

     View Summary

    本研究では、海底熱水噴出孔を原始生命が誕生した場所と仮定して、炭素1原子を含む分子間の化学反応素過程について明らかにする。熱水噴出孔付近での化学反応は水中で進むため、溶媒である水分子との相互作用を考慮しなければならない。今年度は、メタンジオールの影響が極めて小さくなる領域内にあるすべての水分子の効果を計算に取り入れるため、大多数の水分子を分子力学的に扱い、反応が起こるメタンジオールと第一水和圏内の水分子を量子力学的に扱うONIOM法を用いた。ONIOM法で得られた活性化エネルギーを用いて計算した理論的な反応速度は、室内実験で得られる反応速度に一致した。

  • 原始惑星円盤進化と巨大ガス惑星形成について

    2006  

     View Summary

     ハッブル宇宙望遠鏡などの観測により、誕生したばかりの星の周囲における原始惑星系円盤の存在が明らかになった。赤外線やミリ波の観測から、円盤の温度分布や円盤に含まれる固体粒子の総質量が求められ、円盤中の固体粒子の総質量は中心星の年齢と共に減少している様子も観測された。これは固体粒子が成長することにより,見かけ上固体粒子が減ったように見えるためだと考えられている。 円盤内のガスは圧力勾配を感じるため中心星重力よりも小さな遠心力で動径方向の力がつりあっており、ケプラー速度よりわずかに遅い速度で中心星周りを回転する。一方、固体粒子は圧力勾配を感じずケプラー速度で中心星周りを回転しようとするため、絶えずガスの向かい風を受け、角運動量を失って中心星方向へと落下する。例えば、半径1メートル程度の固体粒子は,数百年程度で中心星に落下してしまう。そのため、固体粒子が徐々に成長していくと考えると、メートルサイズまで成長した固体粒子は、それ以上成長する前に中心星へと落下してしまう。それ故,現在の巨大ガス惑星のコアを形作ると考えられている固体物質がコアを作る前に失われてしまうという問題が生じる。 本研究では、原始惑星系円盤進化の際に生成される高圧渦に焦点をあて、円盤外側から落下してきた固体粒子と高圧渦との相互作用に着目した。高圧渦は、宇宙線によってガスがイオン化されないデッドゾーンの外側境界においてロスビー不安定を通して形成されると考えられる。高圧渦は、外側を向く圧力勾配と内側を向くコリオリ力が釣り合って安定に存在する。固体粒子が高圧渦に遭遇すると、渦中心に向くコリオリ力を感じ始め渦中心へと吸い寄せられる。その結果、固体粒子は中心星への落下を止め、渦中心において巨大ガス惑星コアを形成する可能性がある。しかし、このメカニズムを通して実際に巨大ガス惑星のコアが形成可能であるかどうかは、固体粒子の自己重力の効果を考慮しなければならないため、更なる研究が必要である。

  • 巨大惑星形成過程における原始惑星円盤の役割

    2005  

     View Summary

    研究計画にあるように、巨大惑星形成過程における原始惑星円盤の役割について調べた。原始惑星円盤外部では、宇宙線でイオン化されたガスは磁場とカップルして磁気流体不安定を起こし、原始惑星円盤内部への流れを生じる。一方、ガス密度の大きい原始惑星円盤内部では、宇宙線によるイオン化は磁気流体不安定を起こすには不十分でガスの流れは生じない。その結果、原始惑星円盤の外部と内部の境界付近にガスが溜まることが予想される。我々は、この原始惑星円盤の外部と内部の境界付近に形成されるガス溜まりの安定性について最初調べた。ガス溜まりの幅が円盤の高さに比べて狭く、密度が周囲のガスに比べて30%ほど大きいならば、溜まったガスはロスビー不安定を生じ円盤内部においてもガスの流れを生じる。また、ロスビー不安定で形成された高気圧の渦は中心星周りを100周する間、安定であることも明らかにした。更に、高気圧の渦中にどの程度のダスト集中が見られるか調べるために、ガスとダストからなる2成分流体計算を行った。高気圧のガス中では、ダストはガス抵抗とコリオリ力を受けて渦中心に集中しダスト密度を上昇させる。例えば、センチメートルサイズのダストでは、中心星周りを100周する間にダスト密度を20倍も上昇させる。強いガス抵抗を受ける大きなダストはより短時間で渦中心に集中する一方、ほとんどガスとカップルしている小さなダストはなかなか渦中心に集まらない。また、ダストの受けるガス抵抗の反作用のため、主にガスからなる高気圧の渦は回転力を失い、センチメートルサイズのダストを含む渦は100ケプラーで渦としての形態を保てなくなることも明らかにした。これらの研究結果は、原始惑星円盤の内部と外部の境界付近においてロスビー不安定で形成された高気圧の渦は、微惑星や巨大惑星コアの形成場所として十分な条件を備えていることを示している。

Overseas Activities 【 display / non-display

  • 原始惑星系円盤進化と惑星形成について

    2012.09
    -
    2014.02

    アメリカ   Carnegie Institution of Washington

 

Syllabus 【 display / non-display

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