2017 Fiscal Year Annual Research Report
Design of novel nanodevices proactively utilizing buckling deformation in nanostructures
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15H03888
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
梅野 宜崇 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40314231)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島 弘幸 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40312392)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 座屈 / 構造不安定 / 原子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに明らかとなった炭素系・窒化ホウ素系中空円筒ナノ構造の座屈挙動について、さらに詳細な不安定モード解析を実施してその全容を解明した。ジグザグ型やアームチェア型の非カイラル型ナノチューブの変形挙動は、マクロな円柱のそれに類似したものと仮定して簡易的に連続体的取り扱いが行われることが多いが、その際に用いるべき材料パラメータを原子モデルから演繹的に導き出すことに成功した。また、カイラル型ナノチューブで生じる特異な座屈挙動を、構造不安定モードの立場から明らかにした。すなわち、カイラル型構造体ではらせん構造に伴う不安定変形モードが存在し、それが圧縮ひずみ印加によって活性化することでナノチューブ表面にらせん状の波型構造が現れ（第1次不安定）、その後さらにひずみを印加することによりナノチューブ全体の座屈（第2次不安定）が生じることが明らかとなった。このような系では、波型構造による物性変化と、座屈大変形による物性変化の2段階の機能性変化が期待できることが分かった。
また、強誘電体ナノ構造材料について特にPbTiO3に対してモデリングを行い、電気双極子モデルによるポテンシャル関数を構築することで、これまで広く用いられているシェルモデルなどでは不可能であったナノワイヤ構造の分子動力学計算を安定的に行うことに成功した。圧縮変形に伴う分極構造の相変態にも成功し、第一原理計算と整合する結果が得られた。本モデリング手法を用いたシミュレーションにより、構造パラメータや表面方位を調整することで相変態を生じる圧縮ひずみを変化させることができることが分かった。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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