Effective-medium法と分子動力学法による転位の構造と運動の解析

• Project/Area Number: 07750717
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical properties of metals
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 滝沢 聡 北海道大学, 工学部, 助手 (20240632)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1995: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: (第一原理)電子論計算 / 結晶の構造安定性 / 原子間有効相互作用力 / カ-・パリネロ法 / 分子動力学

Research Abstract

局所密度汎関数法にもとづく自己無撞着な電子論計算を行ない、その結果得られる全エネルギーやバンド構造の情報を用いて、固体に関する種々の物理的・機械的性質について、理論的予測および考察をすることを目的に研究をした。
1.課題に掲げた転位のシミュレーションについては、転位芯の原子構造を決定する原子同士の相互作用力を求めるために、銅の結晶を対象にして積層欠陥の生成エネルギーをカ-・パリネロ法を用いて第一原理的に求めることを試みた。銅のように面心立方格子の結晶構造をとる金属では完全転位は積層欠陥で隔てられた部分転位に拡張することが知られているので、積層欠陥エネルギーを正確に再現できる原子間ポテンシャルを得ることは、極めて重要である。現在系の大きさに関する収束性を検討している。
2.また電子論計算により得られた原子間の相互作用を用いてモンテ・カルロシミュレーションを行ない、合金の相安定性の研究を行なった。銅と白金の合金系についてクラスター展開法を用いて多体相互作用を求め、有限温度での平衡状態での結晶構造を調べた。その結果Cu7Ptの組成で面心立方格子型の超格子の規則構造の存在を予測した。この成果は論文にして投稿中である。
3.電子論計算では全エネルギーから原子間の相互作用力を求められるだけでなく、各原子のエネルギーレベルのような量も求めることができる。電子論計算から求めた原子のエネルギーレベルを用いて、規則構造をとる合金(金属間化合物)の電気伝導率や熱伝導率の系統的な変化にたいして、理論的な考察を行なった。金属間化合物では組成が化学量論組成からずれると伝導率は著しく低下することが知られているが、この変化は純金属中の希薄な不純物添加と同じ理論的枠組みで説明できることがわかった。この成果は論文投稿準備中である。