コーディエライトの計算機シミュレーション実験

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13740309
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 三宅 亮 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10324609)
• Keywords: 計算機シミュレーション / 分子動力学法 / コーディエライト / 熱膨張性

Research Abstract

本研究の目的は、主要な造岩鉱物の一つであり、また工業的にも広く用いられているコーディエライトのa軸の低熱膨張性およびc軸の負の熱膨張性を、計算機シミュレーションを用いてミクロな面から明らかにすることである。昨年度は、コーディエライトの熱膨張機構を明らかにした。そこで、本年度は八面体サイト(Mサイト)と二種類の四面体サイト(T1,T2サイト)を占める陽イオンサイズの膨張性への寄与について主に研究を行い、以下の結果を得た。
・300Kでの格子定数変化への影響:Mサイトを占める陽イオン半径が大きくなるほどc軸の格子が縮み、一方、T1サイト・T2サイトを占める陽イオン半径を大きくするとc軸は長くなることが分かった。a軸方向では、M, T2サイトを占める陽イオン半径を大きくすると膨張するのに対し、T1サイトを占める陽イオン半径を変化させてもほとんど変化が見られなかった。
・M, T1,T2サイトのc軸の熱膨張率への影響:Mサイトを占める陽イオン半径を大きくした場合に負から正に増加し、逆にT2サイトを占める陽イオンでは逆に半径を小さくすると負から正に増加することが分かった。一方、T1サイトを占める陽イオンサイズにはほとんど影響しない事が分かった。
・これらの膨張機構は昨年度の研究によって明らかにした膨張機構により理解が可能である。
また、これらの計算機シミュレーションを行う上で、大規模な多粒子系で行う必要があるため、大規模の計算機シミュレーションに適したプログラムの開発も行った。

Research Products

• [Publications] MIYAKE A., SHIMOBAYASHI N., MIURA E., KITAMURA M: "Molecular dynamics simulations of phase transition between high-temperature and high-pressure clinoenstatite"Physics of Earth and Planetary Interiors. 129. 1-11 (2002)