1999 Fiscal Year Annual Research Report
分子動力学法による,ペロフスカイトへのアルミナの固溶効果
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10640467
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
赤松 直 高知大学, 教育学部, 助教授 (60211695)
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| Keywords | 分子動力学法 / MD / 固溶体 / アルミナ / ペロフスカイト / ペロブスカイト / 体積弾性率 |
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| Research Abstract |
本研究では,マントルの主要鉱物であるペロフスカイトにアルミナ成分が固溶した際の結晶の物性への影響を分子動力学(MD)計算によって調べた.昨年度には,MgSi03結晶を基準に,結晶中のMg(2+)粒子とSi(4+)粒子とを無作為に同数抽出し,それらを全てAl(3+)粒子に置換するという方法で固溶体を作成した.しかしながら実際の結晶内では,局所的な電荷の中和を満たすために,隣接したMg(2+)粒子とSi(4+)粒子とが2個のAl(3+)粒子に置換されるといったことが起きている可能性がある.今年度はそのような粒子配置の固溶体を作成し,昨年のランダムな粒子配置の固溶体の場合と比べて結晶の性質にどのような違いが現れるかを調べた.
局所的な電荷の中和を満たすように粒子を配置させた固溶体は,ランダムな粒子配置の固溶体に比べて,エネルギー的にごくわずかに安定する傾向がみられた.しかしながら,両方の計算結果には大きな違いがなく,以下の特徴的な性質が,両者に共通してみられた.
1.常温常圧下では,結晶中のAl濃度が増すにつれて格子体積が増大する.これは常温常圧下における粉末X線回折実験の結果(e.g.,Irifune et al.,1996;Kubo,1999)と調和的である.
2.圧力が上がり40〜50GPa程度になると,体積のAl濃度依存(上記1)がほとんどみられなくなる.
3.Al濃度の高い結晶ほど圧縮されやすくなる(体積弾性率が小さくなる)傾向がある.この傾向は,高圧X線回折実験(15GPa以下で測定)の結果(久保たち,1999;Zhang and Weidner,1999)と定性的に調和的である.しかしながら,この傾向は圧力の上昇とともに小さくなっていく.
4.この系における混合の過剰エンタルピーは正である.
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