2020 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical estimation for electrical conductivity of clay minerals under High-Temperature condition by DFT-MD hybrid calculation methods
| Project/Area Number |
19K03996
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
北村 圭吾 九州大学, 工学研究院, 学術研究員 (60618825)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐久間 博 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (20400426)
ステイコフ アレキサンダー 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (80613231)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 密度汎関数 / 分子動力学 / ハイブリッド計算 / 粘土鉱物 / 高温条件下 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
密度汎関数ー分子動力学(DFT-MDハイブリッド計算手法の確立をめざし，DFT法およびMD法のそれぞれ手法で，層状ケイ酸塩鉱物のイオン伝導度と結晶構造の温度依存性の評価手法を検討した．まず，MD法を用いて層状ケイ酸塩鉱物の結晶構造の温度依存性の評価手法の確立を目的として，黒雲母の結晶構造の温度依存性を400度までの条件下で確認した．その結果，温度の上昇に伴い， beta角が減少して行くことが明らかになった．また結晶構造の変化に基づく黒雲母の弾性定数を評価し，その温度依存性も併せて検討した．この検討結果を用い，黒雲母の弾性波速度が温度の上昇に伴い，ほぼ等方的に減少することを確認した．この結果は400度程度の温度条件下で，実験的手法により測定された黒雲母を多く含む岩石の弾性波速度が大きく低下するという観測事実を定量的に説明できる可能性がある．上記のような検討結果から，MD法によるケイ酸塩鉱物の結晶構造変化は実験結果などから推測される物性変化を合理的に説明可能であり，ほぼ確立されたと考えている．
またDFT法に基づく層状ケイ酸塩鉱物の電気伝導度推定法はスメクタイトを対象として検討中である．今後はスメクタイトだけでは無くイライトの電気伝導度をDFT法により評価し，MD法によって評価された各温度条件下での粘土鉱物の構造モデルを用いて，DFT法による電気伝導度評価を系統的に行う．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者の体調不良に伴う長期間の入院と通院、加えて新型コロナウイルスの流行に伴う出勤制限で研究活動が停滞した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続きスメクタイトとイライト粘土鉱物を対象としたDFT―MD法の開発に取り組み高温条件下でのこれらの粘土鉱物の電気伝導度の評価を実施する．また，上記の粘土鉱物を試薬として高温条件での電気伝導度測定を実施し， DFT-MD法によって評価した電気伝導度の検証をおこなう．その後，DFTMD法をパイロフィライトなどの高温で安定な酸性変質鉱物に適応してこれらの鉱物の高温条件下での電気伝導度を評価する．またDFT-MD法によって評価した粘土鉱物の電気伝導度について，得られた成果をとりまとめ，成果の公表を行う．
|
| Causes of Carryover |
研究代表者の体調不良に伴う長期入院と通院、それに引き続く新型コロナウイルスの流行に伴う出勤停止などの影響で研究活動が滞った。実験的手法の比重を大きくし、これに前年度の予算をあてる。
|
