1998 Fiscal Year Annual Research Report
新しい高速化第一原理分子動力学計算プログラムの開発と金属超微粒子触媒への応用
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09450296
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宮本 明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50093076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 百司 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90241538)
寺石 和夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40292239)
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| Keywords | 高速化第一原理分子動力学 / 金属超微粒子触媒 / プログラム開発 / Hybrid 量子分子動力学 / 触媒反応ダイナミックス / 吸着 / Pd / H_2 |
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| Research Abstract |
近年、経験的なポテンシャル関数を使用せずに、量子化学的に系の電子状態を解き、そこから得られる原子間力に従って系のダイナミックスを求める量子分子動力学法が注目されている。しかし、従来の量子分子動力学法では、計算時間の関係上、貴金属を多量に含む触媒系の計算や多数の原子を含むクラスターの計算は全く不可能であった。そこで本研究ではTight-binding量子分子動力学計算プログラムColorsに対して、対角化法とシミュレイテッドアニーリング法のハイブリッド化や原子間力計算へのカットオフ導入による高速化を試み、これに成功した。併せてイオン化ポテンシャルの変化を考慮することによる計算精度の向上も図った。本研究ではこのプログラムをシリコン表面のプラズマ酸化過程の解明や貴金属単結晶表面上での各種分子の吸着過程の検討に適用した。
ここでは、シリコン表面のプラズマ酸化過程に関する研究実績の概要を述べる。シリコンと酸化シリコンの界面構造はデバイス特性を大きく左右するため、急峻かつ平坦な界面を実現する手法の探索が続けられている。そこでプラズマ酸化によるシリコン表面の初期酸化過程を追跡するため、本研究で発展させたColorsを用いて酸素原子によるSi(100)表面の酸化過程の検討を行った。その結果、酸素原子の入射エネルギーが大きくなるにつれて酸素原子がシリコン表面の深部まで到達すること、それに伴いシリコンの格子が受ける擾乱も大きくなることなどの知見が示され、プラズマ酸化過程の最適条件に関する示唆を得た。また、へとれに加えて、貴金属微粒子担持触媒に関しても本プログラムを用いて知見を得た。
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[Publications] R.Yamanouchi et.al.: "Independent and Interdependent Atomistic Structural Features of Pd Clusters Supported on the MgO(001)Surface" The Journal of Physical Chemistry B. 102. 795-803 (1998)
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[Publications] R.Yamanouchi et.al.: "Electronic and Structural Features of Pd_3 Clusters on MgO(001)Surface" Applied Surface Science. 130-132. 572-575 (1998)
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[Publications] X.Yin et.al.: "Periodic Density Functional Calculation on V_2O_5 Bulkand(001)Surface" Applied Surface Science. 130-132. 539-544 (1998)
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[Publications] A.Chutterjee et.al.: "Application of Integrated Computer Simulation Approach to Solid Surfaces and Interfaces" Catalysis Surveys from Japan. 2. 133-154 (1998)
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[Publications] X.Yin et.al.: "Molecular Dynamics Study on Vanadium Pentoxide" Computational Material Science. (印刷中).
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[Publications] I.Gunji et.al: "Molecular Dynamics Study on the Stability of γ-Al_2O_3 Surfaces" Applied Surface Science. 130-132. 549-554 (1998)
