Accurate analysis on plastic deformation from grain boundaries using quantum-classical hybrid simulation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04090
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Uranagase Masayuki 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (00512766)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 結晶変形シミュレーション / 非平衡分子動力学法 / 材料強度解析

Outline of Final Research Achievements

Dependence of tensile strength of a graphene bicrystal on its misorientation angle is studied by molecular dynamics simulations. Then, we found that it is difficult to relate the strength with the energy of the grain boundary. This tendency is similar to that for three dimensional crystals such as magnesium. In addition, to resolve a flaw appeared in simulations of deformation, we developed novel nonequilibrium molecular dynamics method. Moreover, we analyzed effects of vacancies on polarization in BaTiO3 and dynamics of water at a gold surface using core-shell model.

Free Research Field

原子スケールシミュレーション

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

グラフェンはナノ技術では非常に重要な物質であり、その力学的挙動を理解することは適用可能な負荷と直接関係するためグラフェンを技術応用する際に無視できない因子である。また、新たに開発した分子動力学手法は材料の変形のみならず熱伝導など幅広くかつフレキシブルに適用可能であるため、基礎研究及び現実に近い応用的なシミュレーション共に利用可能である。そして、強誘電体は多くの機器で用いられており、それらの基礎的な現象解明の進展はそれらの機器の進歩として社会に貢献すると考えられる。