2008 Fiscal Year Annual Research Report
高圧下における含水鉱物、マグマ、水の量子シミュレーション
| Project Area | Earth Science Based on the High Pressure and Temperature Neutron Experiments |
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20103005
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
飯高 敏晃 The Institute of Physical and Chemical Research, 戎崎計算宇宙物理研究室, 専任研究員 (60212700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 隆志 独立行政法人日本原子力開発機構, 放射光化学研究ユニット, 研究副主幹 (60370350)
土屋 旬 愛媛大学, 上級研究員センター, 上級研究員 (00527608)
星 健夫 鳥取大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80272384)
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| Keywords | Order-N / 強結合分子動力学 / 第一原理分子動力学 / 含水鉱物 / 弾性定数 / 水素結合対称化 / sp2結合 / 密度汎関数線形応答理論 |
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| Research Abstract |
本計画研究の計算を行うPCクラスター計算機の仕様の詳細を決定し、入札、購入、導入を行った。オーダーN tight binding molecular dynamics プログラムELSESおよび平面波基底第一原理計算プログラムPWSCFを本クラスターに導入して動作を確認した。含水鉱物および不純物として水を含む非含水鉱物(Nominally Anhydrous Minerals; NAMs)における水素位置の検証を行った。含水鉱物の弾性定数に対する水素結合対称化の影響を計算した。関連論文2編を出版した。水の水素結合ネットワーク構造の温度圧力依存性を計算し、構造が水の物性に与える影響の予備的計算を行った。ナノダイアモンドの計算の準備段階として、結晶ダイヤモンドの状態方程式と3次元C60のポリマー化過程を計算することによりtight binding parametersの検証を行い、改善すべき点を指摘した。 2008年から2009年にかけてダイヤモンド、グラファイトに次ぐ第3の炭素結晶"K4"が提唱された。ダイヤモンドはsp3結合のみからなる3次元ネットワークであり、グラファイトはsp2結合のみからなる2次元ネットワークであるが、"K4"は、もし存在するとすれば、sp2結合のみからなる3次元ネットワークを持つ結晶である。我々は、密度汎関数線形応答理論に基づき、この結晶のフォノンの分散関係を計算して、"K4"の結晶構造は不安定であり結晶として存在し得ない可能性を指摘した。
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