鉱物の構造・物性予測のための計算機シミュレーションシステムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10554026
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 松井 正典 姫路工業大学, 理学部, 教授 (90125097)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 常行 真司 東京大学, 物性研究所, 助教授 (90197749)
• Keywords: 計算機シミュレーション / ケイ酸塩鉱物 / 高温高圧 / 原子間相互作用 / 分子動力学法 / 格子動力学法

Research Abstract

O, K, Na, Mg, Al, Si, Caの7原子系については、これまでの研究により、かなり精密なポテンシャルモデルを求めることが出来た。研究の最終年度である本年度は、これら7原子系について求められたポテンシャルを、一層精密化、一般化することを試みた。精密なポテンシャルを求めるために、経験的手法と非経験的手法を併用した。
経験的手法では、上記7原子を含んだ各種の酸化物・ケイ酸塩鉱物をとりあげ、それらについての実測の結晶構造データ、圧縮率・熱膨張データを高精度で再現するとの条件を用いて、精密な原子問ポテンシャルの導出を試みた。更に、得られたポテンシャルが、実測の構造と物性を再現出来るかどうかを詳細に調べた。加えて、任意の温度・圧力下における鉱物の構造及び種々物性の計算機シミュレーションを行うための、WMIN、LD及びMD計算機プログラムを、広く一般の鉱物科学者が使用しやすいように一層整備した。
一方,非経験的手法では,酸化物・ケイ酸塩系の各種モデルクラスターについて,それらの電子状態,原子間相互作用の量子力学計算を行い,その結果を用いて,有効原子間ポテンシャルの導出を行った。加えて,得られた非経験的原子間ポテンシャルが、種々酸化物・ケイ酸塩鉱物について、それらの実測の構造・物性データをかなりな精度で再現できることを確かめた。又、これらの計算を行うための各種プログラムの開発・整備を行った。

Research Products

• [Publications] M.Matsui: "Density and bulk sound velocity jumps across the 660 km seismic discontinuity"Phys. Earth Planet. Inter.. 125. 141-146 (2001)
• [Publications] M.Matsui: "Comparison between the An and MgO pressure calibration standards at high temperature"Geophys. Res. Lett.. (in press). (2002)
• [Publications] 松井正典: "MgOの温度-圧力-体積状態方程式のMDシミュレーション"高圧力の科学と技術. (印刷中). (2002)