2020 Fiscal Year Annual Research Report
構造材料微細組織発達を対象とした分子シミュレーションにおける時間スケールの拡張
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20H02662
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
沖田 泰良 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50401146)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | モンテカルロ法 / 結晶欠陥 / 拡散 / カスケード損傷 / on-the-fly モンテカルロ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、各時間ステップで活性化過程探索（SPS）を行いstate-to-stateダイナミクスに基づき時間を進展させる計算手法on-the-fly kinetic Monte Carloを用いて、原子レベルの精緻性を保持しつつ分子動力学で取り扱えるよりも長い時間スケールの現象を再現する手法の構築を目的とする。特に SPSを行う範囲を着目する領域近傍（AV）に限定することで計算を効率化させたSEAKMCに対して、計算コストの大半を占めるSPSに新たな高速化スキームを加えた。すなわち、各ステップで得られたSPS結果を保管し、次ステップ以降に類似した原子配置が出現した場合、保管されているSPS結果をリサイクルし、それを初期値としたSPSを行うことを可能とした。
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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
現状SEAKMC法の課題の一つとして、イベント選定後にそのSPS結果を廃棄するため、これまでのデータが一切反映されず、最初からSPSを行う必要があることが挙げられる。これを踏まえて、2020年度は、 AV内の原子配置とその結果を保管する機能、及び類似した原子配置を判定する機能を開発した。これにより。次ステップ以降に類似した原子配置が出現した場合、保管されているSPS結果をリサイクルし、それを初期値としたSPSを行うことを可能とした。計算の進行と共に、類似した原子配置が出現する可能性が高くなり本機能の適用確率も上昇するため、本機能により計算コストを大幅に削減することに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、 小さいAVで予備的SPSを行い、低い計算コストで概略値を求める。この結果を初期値として十分に大きいAVでSPSを開始する二段階のSPSを採用するスキームを開発する。これにより、類似した原子配置が存在しない場合でも、SPSの高速化を図る。
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