2005 Fiscal Year Annual Research Report
ハイブリッドモデルによるナノクラスターの成長及び堆積過程の解析と新奇な物性の探索
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16310080
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 まさえ 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80183854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
水関 博志 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (00271966)
西松 毅 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (70323095)
佐原 亮二 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30323075)
BELOSLUDOV R.V. 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10396517)
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| Keywords | シリコン系ナノ粒子 / π電子材料 / クラスター成長 / モンテカルロ直接法 / 希薄流 / 第一原理計算 / ハイブリッドモデル / 階層化モデル |
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| Research Abstract |
クラスター堆積法は従来の薄膜作製プロセスよりも優れた物理的・化学的特性をもつ薄膜を作製可能な新技術として期待されている。得られる薄膜の特性はクラスター作製条件に強く依存するため、優れた性質をもつ薄膜を得るための最適なクラスター成長条件を見出すことは重要である。本課題ではナノクラスターの成長過程と新奇な物性、およびそれを利用したナノ構造体の特性について、シミュレーション研究を推進している。
気相からの成膜過程やクラスター堆積過程は通常、連続体として扱えないほど薄いガスの中で行われている。これはガスの平均自由行程と系の代表的な長さの比で定義されるクヌッセン数が大きい条件下であり、ガスの運動はナビエ・ストークス方程式では表せない。そのため、これらのガスの運動を解くためには個々の原子の運動を追跡して、全体のガスの運動を求める必要がある。本研究では、その手法の一つであるボルツマン方程式の確率解法(モンテカルロ直接法)をガス中のクラスター成長に適用し、さまざまな条件下で生成するクラスターの大きさの分布をシミュレーションした。
材料開発において、環境や生体適合性に対する要求が厳しさを増す中で、安全な元素の種類は次第に限られてくる。そのため本年度は多彩な物性を示すπ電子を備えた高機能性軽元素ナノ材料の創製を目指した研究を推進した。純粋には、π電子は炭素物質にのみ存在するが、ケイ素の環状化合物や平面鎖状オリゴマーについて理論的に予見した。
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