2010 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理分子動力学シミュレーションによる液体の圧力誘起構造変化の研究
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22540389
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
星野 公三 広島大学, 大学院・総合科学研究科, 教授 (30134951)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宗尻 修治 広島大学, 大学院・総合科学研究科, 准教授 (90353119)
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| Keywords | 液体金属 / 圧力誘起構造変化 / 第一原理シミュレーション / 分子動力学法 / スズ / アモルファス氷 / ナトリウム |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、第一原理分子動力学シミュレーションにより、高温・超高圧下における種々の液体の圧力誘起構造変化を、電子状態の圧力変化にもとづいて、理論的に解明することである。
〔1〕液体ナトリウムにおける圧力誘起構造変化
本年度は、シミュレーションで扱う原子数を増加させてシミュレーションにより融解曲線のシステムサイズ依存性を調べた。その結果、3s価電子モデルはシステムサイズを大きくすると融点が実験結果より低くなり、2p3s価電子モデルではシステムサイズを大きくしていくと融点が実験値に近づくことを明らかにし、2p3sモデルの妥当性および200個以上の原子数が必要であることを示した。
〔2〕液体スズにおける静的・動的構造の圧力依存性
本年度は、高温・高圧下における液体スズに対してシミュレーションにより求めた動的構造因子および流れの相関関数の横成分と縦成分の詳しい解析により、音速には縦波だけでなく横波も存在することを明らかにし、最近の実験結果の解釈に理論的根拠を与えることができた。
〔3〕アモルファス氷における圧力誘起構造変化
分子動力学シミュレーションにより、低温におけるアモルファス氷の構造の圧力依存性を調べた。シミュレーションで求めた平均自乗変位、酸素-酸素動径分布関数、平均配位数、酸素-酸素-酸素ボンド角分布などから、圧力誘起低密度アモルファス氷から高密度アモルファス氷への転移が、4配位構造から5配位構造への変化であることを明らかにした。
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