2018 Fiscal Year Research-status Report

Collaborative data management environment for large scale atomic simulations of cluster impact

Research Project

Project/Area Number	17K05003
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	青木学聡京都大学, 学術情報メディアセンター, 准教授 (90402974)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	原子衝突シミュレーション / オープンデータ化
Outline of Annual Research Achievements	化学反応を伴うクラスターイオン衝突現象を分子動力学シミュレーションにより扱うためのポテンシャルモデルの導入を進めた。reaxFFに基づいた化学反応性と、原子が近接した場合の反発過程を効率的に取り入れた炭素(C)-水素(H)系の原子間ポテンシャルモデルを採用することで、メタン-炭素(ダイヤモンド)表面への衝突シミュレーションを行い、メタン分子の乖離、表面への吸着の疎過程の解析を実施した。これを基に、クラスターイオンを含む大規模な多体系衝突下における反応過程を解析する手法の妥当性を検討した。原子衝突にまつわる諸現象を管理し、オープンデータとして利活用を進めるために、広く流通している原子衝突シミュレーションコードでのデータ共通フォーマットとツール群の整備を進めた。ボルツマン輸送方程式とモンテカルロ法に基づくSRIM、2体衝突近似に基づくMARLOWE原子衝突シミュレーションを対象とし、Webシステムでのデータ交換を想定し、シミュレーションの基本パラメータセットのJSONによる記述や、統合的データ可視化環境であるparaviewへのデータ出力パッケージを作成した。また、SRIMに同包されている阻止能計算のためのGUIソフトウェアをプラットフォーム非依存のツールキットで再実装を試みるとともに、同じデータフォーマット、GUIツールキットを用い、MARLOWEの入出力支援ソフトウェアの開発を進めた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初、典型的な反応性エッチングとしてケイ素(Si)-フッ素(F)系によるクラスター衝突シミュレーションを想定していたが、近代的な量子化学計算に基づいたポテンシャルモデルパラメータの整備に進捗が見られないことから、炭素(C)-水素(H)系の導入を進めることとなった。
Strategy for Future Research Activity	炭素(C)-水素(H)系の巨大反応性クラスターイオンの衝突シミュレーションについては、スケールの拡大を試み、クラスターサイズ、入射エネルギー、材料系の違いによる、反応性エッチング及び堆積過程の解析を進める。また、ケイ素(Si)-フッ素(F)のポテンシャルモデルの導入を改めて検討する。シミュレーションデータの共通化とオープン化については、近年進展が著しいWebベースでの材料データ管理基盤との連携を視野に入れ、SRIM、MARLOWEにおけるデータ入出力の共通基盤化を進める。
Causes of Carryover	海外での国際会議参加を予定していたが, 校務との関係により適切なスケジュールが確保できなかった. この金額は翌年以降も国内外旅費に充当する予定である.