2022 Fiscal Year Annual Research Report
Buckling-induced giant property response in nanostructures and mechanical design of novel devices
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19H02020
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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, 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, 教授 (40312392)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 座屈 / マルチフィジックス / 原子モデリング / 欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Stone-Wales型欠陥を導入したナノチューブの座屈挙動について，マクロ柱状構造体の座屈挙動との比較を行い，欠陥導入による初期ひずみを定量化し柱状構造体の座屈理論に組込むことで，ナノ構造体の座屈挙動の予測式が得られることを示した．これによって，任意の座屈挙動を起こすために必要な初期欠陥導入法を予測することができる．
さらに，自然界に豊富に存在するナノ構造体であるイモゴライト（アルミニウム珪酸塩）の座屈挙動解析を行った．同系の材料に対して提案されている原子間ポテンシャルClayFFを使用して，シート状のアルミニウム珪酸塩の構造安定性評価を行った後，チューブ状に丸めた構造を作成して有限温度ＭＤ解析により安定性を確認した．その後，軸方向圧縮解析を行い，座屈挙動の分析を行ったところ，オイラー形座屈に加え螺旋状に座屈変形する不安定モードが得られた．また，この挙動は原子間結合エネルギーの角度依存項に極めて敏感であり，原子間ポテンシャルの影響を強く受けることも分かった．
座屈変形による電子状態変化を高速に求めるマルチフィジックスポテンシャルの高度化については，バンド計算に密度汎関数法ベースのTight-Binding計算を採用し教師データを大量に獲得して，多様な原子構造に対応する電位状態密度に対して人工ニューラルネットワークモデルの学習を行うことにより，一定の精度の向上が得られた．
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| Research Progress Status |
令和4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 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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