Theoretical estimation for electrical conductivity of clay minerals under High-Temperature condition by DFT-MD hybrid calculation methods

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• 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 / 高圧条件下

Outline of Annual Research Achievements

MD法を用いて評価した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．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．この結果から400度までの温度条件下で，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することに成功した。この検討結果から，MD法によるケイ酸塩鉱物の結晶構造の変化と他の計算手法（例えばDFT法など）を組み合わせる事により、実験結果などから推測される物性変化を説明可能できることを示した。