2021 Fiscal Year Annual Research Report
合金組織形成ダイナミクスの原子論的理解に向けた分子動力学解析の時間スケール加速
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19H02415
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
澁田 靖 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90401124)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 金属物性 / 時間加速分子動力学 / メタダイナミクス / 非平衡界面物性 / 自由エネルギー曲面探索 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では合金組織のさらなる高精度制御に向けて，時間スケールの限界から現行のMD法では到達不可能な組織形成に係るスローダイナミクス現象の原子論的描像を明らかにすることを目的としている．昨年度までに，当初の目標であった侵入型および置換型固溶体の溶質拡散の時間加速スキームを構築できたため，2021年度は，メタダイナミクスによる自由エネルギー曲面探索法を応用し，鉄固液界面自由エネルギー導出法の開発に注力した．特にメタダイナミクスにおいて液相の定義をすることなく非平衡界面(融点以外)の固液界面エネルギー算出手法を新たに開発した．この手法を用いて純鉄固液界面エネルギーの温度依存性を検討し，過冷温度の増加につれ界面エネルギーも増加することを明らかにした．得られた知見を論文にまとめ，査読付き英文論文Materials Transactionsにて公表した．さらに同手法を合金系へと拡張し，Ti-Al合金の固液界面エネルギーのAl濃度依存性について系統的な計算を行い，Al低濃度領域においては固液界面エネルギーの濃度依存性が少ないことを明らかにした．
また，昨年度より上記メタダイナミクス手法をNi-C合金微粒子系の計算に適応し、カーボンナノチューブキャップ構造生成過程を検討してきたが，キャップ構造生成においてエントロピー成分が支配的であることを明らかにし，この知見を論文にまとめ査読付き英文論文Nanoscale Advancesにて公表した．さらに昨年度に行った仮想原子の加速による置換型固溶体の溶質拡散の時間加速スキームを用いたFe-Cr合金溶質拡散の時間加速の治験を論文にまとめ，2021年度中にComputational Materials Scienceにて公表した．
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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