2022 Fiscal Year Annual Research Report
High-order many body correlation analysis of network forming glass based on comprehensive integration of experimental, theoretical and data sciences
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20H04241
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
志賀 元紀 東北大学, 未踏スケールデータアナリティクスセンター, 教授 (20437263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小原 真司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 独立研究者 (90360833)
小林 正人 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40514469)
平田 秋彦 早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (90350488)
小野寺 陽平 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (20531031)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ガラス / 中距離秩序 / 量子化学 / 大規模系計算 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化物ガラスは一般に同じ組成の結晶よりも低密度であることが知られている。これまでに、シリカガラスの高温圧縮により永久高密度化することを見出し、一方、低温圧縮により合成されたガラスは永久高密度化しないことを発見した。また両ガラスは組成・密度が同じであるにも関わらず、前者の回折ピークは後者のそれに比べて遙かにシャープであり、より結晶に近いガラスであることを明らかにした。ところで、低密度のSiO2組成のゼオライトを低温圧縮するとアモルファス化することが知られている。この高密度アモルファスシリカライトと高密度シリカガラスの構造の構造秩序を本研究手法で比較した。また、より実材料に近いガラスの構造と機能の相関を議論・解明していくために、アルカリケイ酸塩ガラスを対象とした元素選択的な構造計測を実施した。リチウムを添加したガラスについてはリチウムの同位体置換を施した試料の中性子回折実験を、ルビジウムを添加したガラスについてはX線異常散乱実験を行い、アルカリ元素周囲の構造情報のみを持った構造データの取得に成功した。これらの実験によって、より多様な材料の構造モデルを構築できるようになった。また、極微細な電子線を用いたオングストロームビーム電子回折実験において、今年度は、実際のオングストロームビーム電子回折によるガラス試料の観察、ヴァーチャル・オングストロームビーム電子回折による金属ガラスおよび酸化物ガラスの解析を主に実施し、実計測に基づく構造秩序の解析を推進した。量子化学の理論計算を用いる課題に関して、昨年度に引き続き単元素パラメータで計算可能な分割統治xTB（DC-xTB）法の開発を進め、周期系を取り扱えるようにした。また、GRRMプログラムを用いた準安定結晶構造探索を広範な酸化物へと適用し、得られた準安定構造とガラスの構造秩序をパーシステントホモロジーやリング解析に基づいて比較した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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