2020 Fiscal Year Research-status Report
Study on Nonlinear Dynamics in Crystal Structure from a New Viewpoint
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19K12003
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
土井 祐介 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10403172)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 非線形局在モード / フォノンモード / エネルギー輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に構築したニュートンラフソン法のコードを改良し、3次元の結晶格子構造における移動型非線形局在モードの数値解を、新たに導入した並列計算機を用いて探索した。その結果、金属結晶における移動型非線形局在モードの数値解を得ることに成功した。一方で、静止型非線形局在モードに摂動を加える形で構成した移動型非線形局在モードと原子空孔、不純物などとの相互作用を分子動力学シミュレーションで解析した。この結果により、移動型非線形局在モードが種々の不純物において反射、捕捉、分裂などを起こすことを見出した。またそれぞれのダイナミクスの起こる条件を解析した。
非線形局在モードの移動性についての基本的な性質を明らかにするため、Pairwise Interaction Symmetric Lattice(PISL)における非線形局在モードとフォノンモードの相互作用について数値シミュレーションにより体系的に解析した。長時間の時間発展を解析した結果、格子間隔よりはるかに長い特性長さや、非線形局在モードやフォノンモードの振動周期よりはるかにゆっくりとした周期で非線形局在モードの軌道がゆらいだり、周期的な往復運動を行うことが明らかになった。PISLにおいては格子に離散性に由来する格子間隔を周期とするポテンシャル障壁は消失している。その一方で今回見出した往復運動の移動距離は背景のフォノンモードの波数によって変化することから、背景のフォノンモードによって移動型非線形局在モードに対する実効的なポテンシャル障壁が出現することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
結晶内の移動型非線形局在モードの数値解を並列計算によって探索することが可能であることが確認でき、そのために必要な計算コストの見積もりを行うことができた。また数理モデルにおいて、フォノンモードによる移動型非線形局在モードに対する実効的ポテンシャル障壁が出現することと新たに見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
並列計算機による結晶中の移動型局在モードの網羅的探索、得られた数値解の特性解析を行い、結晶における非線形局在モードのダイナミクスを明らかにする。
移動型非線形局在モードと背景のフォノンモードの相互作用について解析を行い、粗視化力学モデルの構築を行う。
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| Causes of Carryover |
国内・国際会議に関わる出張の計画変更のため。
次年度は物品費および学会登録費として使用する。
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