材料機能の理論的研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04204005
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 寺倉 清之 東京大学, 物性研究所, 教授 (40028212)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 能勢 修一 慶応義塾大学, 理工学部, 助教授 (30172795) ; 山口 兆 大阪大学, 理学部, 教授 (80029537) ; 那須 奎一郎 高エネルギー物理学研究所, 放射光, 教授 (90114595) ; 細矢 治夫 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (10017204) ; 中辻 博 京都大学, 工学部, 教授 (90026211)
• Keywords: 第一原理分子動力学法 / 化学吸着 / 表面反応機構 / フラーレン / 格子振動の非調和性 / コロイド懸濁液 / 有機強磁性体 / グラファイト

Research Abstract

寺倉は、第一原理分子動力学法を用いて、Si(001)表面でのアルカリ金属吸着を調べたが、Liの吸着においては、高被履率においてシリサイド形成を示唆する結果を得た。これはNaやKの吸着の場合とは定性的に異なる。また、Si表面での金属膜形成の初期過程の理論計算をおこなった。
中辻は、表面-分子系の電子的過程の研究を行ってきたが、4年度はまず、酸化ジルコニウム表面への水素分子の解離吸着についての研究を行った。また、アルカリ金属表面へのハロゲン分子の化学吸着における、表面化学発光及び電子放出のメカニズムを解明した。
細矢は、グラファイトの電子構造に急速に収束するモデルを追求してきた。ベンゼンコロネンから始まる、D_<6h>対称のトーラスネットワーク系列がそうしたモデルに適していることが判った。この系列のどの環状ユニットでも結合が同等であり、結合次数がグラファイトと同等である。
那須は、アルカリ金属がドープされたゼオライトやC_<6o>結晶での強磁性の発現機構を考察した。3重縮退したT_<1u>軌道を基底にして、遍歴性、電子相関、電子格子相互作用の3要素を含む多電子系のモデル・ハミルトニアンを設定し、基底状態の相図の検討を行った。
山口は、0.60K以下で強磁性を示す有機磁性体p-NPNNのβ相、および反強磁性を示すγ相における磁気的相互作用の理論的解析を行った。特に、β相については、ac面内の交換相互作用は強磁性的であり、その値は0.2cm^<-1>となった。また、面間の交換相互作用も強磁性的となり、ランジュバン・ワイスモデルによる転移温度の評価は実験と良く一致した。
能勢は、振動的なズレ応力をコロイド懸濁液に加えたときの構造変化を、反発力のみを持つ粒子系につてのシミュレーションにより調べた。結晶状態から始めて、ズレ応力の振動の振幅を大きくしていくと、結晶、液相、さらに二つの層状の構造へと順次変化する結果が得られた。

Research Products

• [Publications] K.Kabayashi: "Optimized structures and electronic properties of alkali-metal (Na,K) absorbed Si(001) surfaces" Phys.Rev.B. 45. 3469-3484 (1992)
• [Publications] T.Miyazaki: "Self-interaction corrected local-spin-density-functional theory for strongly correlated electron systems" Prog.Theor.Phys.Suppl.106. 173-185 (1992)
• [Publications] T.Asada: "Cohesive properties of iron obtained by use of the generalized gradient approximation" Phys.Rev.B. 46. 13599-13602 (1992)
• [Publications] Y.Morikawa: "First-princip molecular dynamics stydy of alkali-metal adsorption on the Si(001) surface" Surf.Sci.283. 377-382 (1993)
• [Publications] 小林 一昭: "第一原理計算でどこまで行けるか?" 鉱物学雑誌. 21. 211-216 (1992)
• [Publications] 森川 良忠: "第一原理分子動力学法とそのSi(001)清浄表面・吸着面への応用" 表面科学. 14. 2-9 (1992)
• [Publications] H.Nakatsuji: "Theoretical study of the hydrogen chemisorption on a ZnO surface" Intern.J.Quantum Chem.42. 1101-1114 (1992)
• [Publications] H.Nakatsuji: "Dipped adcluster model study for the end-on chemisorption of O_2 on an Ag surface" Can.J.Chem.70. 404-408 (1992)
• [Publications] H.Nakatsuji: "Electronic structures of dative metal-metal bonds; Ab initio molecular orbital calculations of (OC)_5Os-M(CO)_5(M=W,Cr) in comparison with (OC)_5M-M(CO)_5(M=Re,Mn)" Inorg.Chem.31. 1740-1744 (1992)
• [Publications] M.Sugimoto: "Theoretical study on metal NMR chemical shifts.Niobium complexes" J.Phys.Chem.96. 4375-4381 (1992)
• [Publications] H.Nakatsuji: "Dipped adcluster model and SAC-CI method applied to harpooning,chemi-luminescene,and electron emission in halogen chemisorption on alkali-metal surface" J.Mol.Catalysis.
• [Publications] H.Nakatsuji: "Catalytic reactions of transition metal clusters and surfaces from ab initio theory-Cluster and Dipped Ad-cluster Model Studies Combined with the SAC/SAC-CI Method-in Metal-Ligand Interactions" Atoms,to Clusters,to Surfaces,ed. by D.R.Salahub and N.Nusso,NATO ASI Series,Reidel,Dordrecht. 251-285 (1992)
• [Publications] I.Gutman: "Two variants of topological index and the relations between them" Bull.Chem.Soc.Jpn.65. 14-18 (1992)
• [Publications] H.Hosoya: "Topological indices of unbranched catacondensed benzenoid hydrocarbons" Bull.Chem.Soc.Jpn.65. 2011-2015 (1992)
• [Publications] K.Takano: "Ab initio molecular orbital study of electronic structures of closo-borane anions and closo-carboranes" J.Phys.Chem.96. 6962-6969 (1992)
• [Publications] H.Hosoya: "On the matching properties of three fence graphs" J.Math.Chem.8. (1993)
• [Publications] Y-D.Gao: "Topological factors govering the HOMO-LUMO band gap of the density of states of periodic hydrocarbon polymer networks" J.Math.Chem.8. (1993)
• [Publications] H.Narumi: "Generalized expression for the numbers of perfect matching of 2X3Xn lattices" J.Math.Phys.(1993)
• [Publications] 那須 奎一郎: "励起子非線形緩和現象の新しい局面" 日本物理学会誌. 47. 462-469 (1992)
• [Publications] 稲田 安治: "非線形振動と強く結合する電子系の超伝導" 固体物理(アグネ技術センター). 27. 578-586 (1992)
• [Publications] Y.Inada: "Enhancement,reduction and inversion of isotope effects due to anharmonic phonons" J.Phys.Soc.Jpn.61. 4511-4520 (1992)
• [Publications] K.Yamaguchi: "MO theoretical studies of magnetic interactions for clusters of nitronyl nitroxide and related species" Chem.Phys.Lett.190. 353-360 (1992)
• [Publications] K.Yamaguchi: "Theoretical calculations of effective exchange integrals between nitronyl nitroxides with donor and acceptor groups" Chem.Phys.Lett.191. 237-244 (1992)
• [Publications] K.Yamaguchi: "Theoretical studies of CT ferromagnets and ferrimagnets: Metallocenium-TCNE complexes" Mol.Cryst.Liq.Cryst.218. 229-234 (1992)
• [Publications] T.Yoshida: "Ab initio calculations of nonlinear optical properties of silicon compounds" Mol.Cryst.Liq.Cryst.217. 71-76 (1992)
• [Publications] T.Tsunekawa: "Ab initio molecular orbital study of nitrogen-containing polymers with donor-acceptor substituents" J.Phys.Chem.96. 10268-10275 (1992)
• [Publications] M.Okumura: "Theoretical studies of magnetic orderings in the β-and γ-phases of p-NPNN and related species" Mol.Cryst.Liq.Cryst.(1993)
• [Publications] S.Nose: "Two phase coexistence of string and liquid phases in planar Couette flow" in ¨Molecular Dynamics Simulations¨ ed.F.Yonezawa,Springer Verlag. 210-217 (1992)
• [Publications] H.Komatsugawa: "Nonequilibrium molecular dynamics simulations of oscillatory Couette flow" Proceeding of CAMSE'92. (1993)
• [Publications] K.Yamaguchi: "Theoretical and general aspects of organic peroxides in “Organic Peroxides"" W.Ando Ed.,John Wiely & Suns Ltd, 845 (1992)
• [Publications] K.Yamaguchi: "Theoretical study of organic magnetisms in “Computer Aided Innovation of New Materials"" Eds.M.Doyama et al.,Elsevier Science Pub., (1993)