2019 Fiscal Year Research-status Report
Search for regularity of crystal structure based on atomic environment type
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17K06783
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
陳 迎 東北大学, 工学研究科, 教授 (40372403)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 原子配置タイプ / 結晶構造タイプ / 二元系化合物 / 電子構造 / フォーノン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、二元系化合物群を対象として、電子構造計算とクラスター展開法、フォノン振動解析、もしくはDebye近似を組み合わせた手法により、従来の群論に基づく結晶構造分類に一般化された原子配置タイプ（AET: Atomic Environment Type）の電子論解析を行う、二元系におけるAETの全面的な情報を取得する。今年度には、広範な系を計算すると共に、特徴がある系に対して詳細な解析も行い、研究は広さと深さを両方に展開した。主な結果か以下になる。(1)元素番号37-52の二元系化合物に対して、一番頻繁に出現する6種類のAETから13種類の原子配置タイプに展開して電子構造の解析を実行した。(2) 有限温度での原子振動についてDebye近似を用いて振動自由エベルギーを求めたが、フォーノン解析が進行中である。(3)3d, 4d遷移金属元素に関して、4G-6G元素（Ti, V, Cr, Zr,Nb,Mo）と７G-11Gの元素（Mn-Cu, Tc-Ag）の2つの元素グループの間に特徴的な原子配置タイプを要するのを発見した。4G-6G元素の間の二元系はCN14（Rhombic dodecahedron）タイプ固溶体、７G-11Gの元素の間の二元系は CN12(cuboctahedron) タイプ固溶体しかない、その２つ元素グループの間にはCN14とCN12の規則相が形成されていることが明らかになった。有効クラスター相互作用の計算から、4G-6G、７G-11Gのそれぞれの元素グループの元素の間に強い引力の対相互作用であるのに対して、その２つグループの元素の間に弱い対相互作用があるのがわかり、これは特徴的な原子配置タイプが形成された原因と考えられる；(4) ケーススタディとして多種類の結晶構造を持ちSiO2に対して基底状態、温度、圧力下の7種類の結晶構造の原子配置タイプを解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
広範な系を計算すると共に、特徴がある系に対して詳細な解析も行い、研究は広さと深さを両方に展開した。元素周期表の第5周期元素のAETタイプの温度依存性の高精度計算に進め、4d遷移金属原子を含まれる系のフォーノン計算は予想以上の計算時間が必要となり、計算は遅れている。すべての系に対して高精度のフォーノン計算を完成するために研究計画の延長を申請した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画の延長が認められて令和2年は最終年度となり、原子配置タイプの物理意味の解析と研究結果のまとめを予定である。(1)4d遷移金属原子を含まれる系のフォーノン計算はの完成；(2)これまでの計算結果の解析、理論計算結果と既存データの比較、検証、及びいままでデータがなかった二元系におけるAETの圧力、温度依存性データの抽出、整理；(3) AETの物理的意義の解明。
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| Causes of Carryover |
２月にインドで開催される学会の参加予定だったが、新型コロナウイルスの情勢で出張をキャンセルしたので、経費の未使用額が生じた。次年度には、研究発表するための国際旅費を予定している。
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