Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
優れた機械的特性を示すLPSO構造型Mg合金は，ミクロなミルフィーユ構造の特徴から熱的特性を担うフォノンが強い相互作用を受けると考えられ，その固有のフォノン特性を明らかにすることはミルフィーユ構造の理解を深化させる．本研究では，電子状態からエネルギーや各原子に働く力を解析する第一原理計算を用いて，LPSO構造Mg合金に対する高精度なフォノン解析を行い，有限温度でのLPSO構造の安定性や熱的特性を明らかにする．
長周期積層(LPSO)構造を持つユニークなタイプのマグネシウム（Mg）合金では，溶質原子の濃度変調と積層欠陥による構造変調が同期した周期的構造が形成されており，代表的なミルフィーユ構造である．本研究では，LPSO構造Mg合金のフォノン状態を，第一原理計算を用いた高精度な解析から明らかにする．2020年度は引き続きL12クラスターが濃化層内に周期的に配列した完全なLPSO構造モデルを用いて第一原理計算によるフォノン解析を実施した．フォノン解析には，2019年度で実施したフローズンフォノン法に加えて，計算機のメモリを増強して密度汎関数摂動（DFPT）法による解析も合わせて行った．得られたフォノンの解析結果について，LPSO構造の特徴の一つである溶質原子の濃化による質量変化と積層欠陥のみを模擬した擬似LPSO構造モデルと完全なLPSO構造モデルを比較した．低エネルギーでの状態密度の増加や質量変調に起因する谷などは両者で共通する一方で，完全なLPSO構造モデルではより状態密度の全体の幅が大きく高エネルギー側にも広がる傾向が見られ，擬似LPSO構造モデルで考慮されていないLPSO構造の濃化層のL12クラスターの局所構造や剛性の変化に由来する違いが明らかになった．また，HCP金属のフォノン振動数について[1-210]，[1-100]，[0001]方向の圧縮ひずみ依存性を解析し，材料によってはA点の分岐モードの中で圧縮ひずみの増加とともに振動数が低下していく場合があることを示した．
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Journal of the Japan Institute of Metals and Materials
Volume: 85 Issue: 1 Pages: 1-6
10.2320/jinstmet.JD202001
130007959977
MATERIALS TRANSACTIONS
Volume: 61 Issue: 1 Pages: 127-135
10.2320/matertrans.MT-M2019263
130007772508
Computational Materials Science
Volume: 179 Pages: 109644-109644
10.1016/j.commatsci.2020.109644
https://www.shinshu-u.ac.jp/faculty/engineering/department/mech/laboratories/u/
