2016 Fiscal Year Research-status Report
第一原理分子動力学法による触媒援用表面加工法におけるエッチング過程の解明
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15K06505
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
稲垣 耕司 大阪大学, 工学研究科, 助教 (50273579)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 触媒反応 / 窒化ガリウム / Pt / 水分子 / NEB / メタダイナミックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規バリア計算法である改良メタダイナミックス法の確立に関して、第一原理計算において人工的追加ペナルティポテンシャルを全運動エネルギーに依存させる方法の検討を行ったが、ターゲットとする反応自由度に対する運動エネルギー成分の寄与が小さくうまく動作しなかった。このため、結合角などの一般化座標でも反応自由度の運動エネルギーのみを抽出できる計算アルゴリズムの開発を行った。現在その動作確認を進めている。第一原理分子動力学計算によりPt存在下での3C-GaN(111)表面キンク部へのH2O解離吸着過程の解析を行い、反応バリアをNEB法に基づいて解析した。Ptの接近により、水分子が自然にOHとHに分離して表面キンク部のGaと終端OHのOに解離吸着すること、解離吸着したOHがPtとも結合しつつ反応が進むことにより、Ga-N結合が切れ反応が進むことが分かった。またPtの存在によりバリアも低下し、室温下でも十分反応が進むことが分かった。このような計算を3種類存在するGaNバックボンドについて実施し、キンク部の外側に向いたGa-N結合が最初に切断されることが分かった。二つ目の水分子の解離吸着に関しても解析を進めている。実プロセスの反応解析に関しては、Ni等のこれまで用いられていない触媒材料についてその効果を解析する検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
第一原理プログラムへの組み込みが進んでおりテスト中である。GaNの解析に関してはうまく解析が進んでおり、Ptの触媒効果の解析に成功した。他の触媒の検討も進めており、実験グループとの協働もできている。アプリケーションが多いのでマンパワー不足で遅れているターゲットもある。
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| Strategy for Future Research Activity |
新規メタダイナミックス法のプログラム開発をさらに進める。GaNの解析に関しては解離吸着のPt触媒効果を論文にまとめる。2つめの水分子の解析を完成させる。他の触媒に関する検討を進める。SiO2の解析に関してはアプリケーションが多すぎるので見合わせることにする。
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| Causes of Carryover |
前年度末の学会参加予定が取りやめとなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
学会等での発表の追加を検討。
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