2003 Fiscal Year Annual Research Report
金属-非金属転移を起こす液体の構造とダイナミクスの理論的研究
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15540372
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
星野 公三 広島大学, 総合科学部, 教授 (30134951)
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| Keywords | 液体水銀 / ダイナミクス / 分子動力学シミュレーション / 超臨界流体 |
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| Research Abstract |
本年度は主として流体水銀のダイナミクスの研究を行なった。液体水銀は三重点近傍(密度13.6g/cm^3)から気液共存曲線に沿って圧力と温度を増加させると臨界点(密度5.8g/cm^3)にいたる前の密度9g/cm^3付近で金属-非金属転移を起こすことが知られている。非金属状態の液体水銀の原子間ポテンシャルはLennard-Jones型でよく記述できることが逆問題のアプローチから分かっているので、本研究ではLennard-Jones型原子間ポテンシャルを用いた分子動力学シミュレーションにより、臨界点近傍の液体水銀および気体水銀(超臨界流体水銀)の静的構造と動的構造を調べた。
静的構造に関しては、シミュレーションで求めた構造因子および動径分布関数が、最近のX線回折実験の結果とよく一致することから、本研究で用いたLennard-Jones型原子間ポテンシャルの妥当性が確認された。動的構造に関しては、シミュレーションで中間散乱関数、動的構造因子、速度自己相関関数などを求め、これらから分散関係や音速を求めた。シミュレーションで得られた動的構造因子および分散関係は、最近の非弾性X線散乱実験の結果とよく一致することを示した。また、音速の密度依存性についても半定量的に実験結果を説明できることを明らかにした。
本研究の成果は、日本物理学会で発表するとともに、国際会議でも発表する予定であり、現在論文を投稿準備中である。
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[Publications] F.Shimojo: "Ab initio molecular-dynamics simulations of anomalous structural change in liquid tellurium under pressure"Journal of the Physical Society of Japan. 72(11). 2822-2828 (2003)
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[Publications] F.Shimojo: "Bonding Properties of Liquid Tellurium inder Pressure : A Maximally Localized Wannier Function Approach with Ultrasoft Pseudopotentials"Journal of the Physical Society of Japan. 72(10). 2417-2420 (2003)
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[Publications] K.Hoshino: "Dynamical structure of liquid metals : recent theoretical progress"Zeitschrift fur Physikalische Chemie. 217. 817-829 (2003)
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[Publications] T.Itami: "Structure of liquid Sn over a wide temperature range from neutron scattering experiments and first-principles molecular dynamics simulation : A comparison to liquid Pb"Physical Review B. 67. 064201-1-064201-12 (2003)
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[Publications] A.Harada: "Dynamic properties of disordered phases of carbon by an empirical potential : stringent test toward hybrid approach with the density-functional theory"Journal of the Physical Society of Japan. 72(4). 822-828 (2003)
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[Publications] R.Goto: "Temperature dependence of the microscopic structure of liquid In_2Te_3 : ab initio molecular-dynamics simulation"Journal of the Physical Society of Japan. 72(2). 320-324 (2003)
