2014 Fiscal Year Annual Research Report
次世代軽元素テクノロジーのための固体中ダイナミクスの量子・原子論的モデリング
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24686072
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
君塚 肇 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60467511)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 軽元素ダイナミクス / 量子効果 / 多重レプリカ分子動力学法 / 自由エネルギー地形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軽元素テクノロジーの高度化・実用化のための研究開発に貢献するため、量子効果に由来する軽元素の特異な挙動を定性的かつ定量的に評価するための材料モデリング手法を構築する。更に、構造材、透過材等の典型モデルにおける軽元素の拡散・偏析・反応等の動的過程の詳細を獲得し、軽元素特有の固体中ダイナミクスを量子・原子論的に明らかにする。本年度は以下の3項目に対して具体的な解析を行い、その妥当性を評価した。
１．前年度までに構築した第一原理計算法と経路積分分子動力学法とを連成させた第一原理経路積分分子動力学計算コードを適用して、アルミニウム、パラジウム、銅等の面心立方金属中における水素原子の存在状態および拡散素過程に対する量子効果の影響を評価した。
２．軽元素を含む一般的な原子拡散・欠陥移動過程の温度依存性を評価するため、拘束分子動力学法を活用した非ボルツマンサンプリングに基づく自由エネルギー勾配評価手法を構築し、主に鉄およびジルコニウム系を対象として原子・空孔等の移動過程における自由エネルギー地形を獲得した。
３．上述のサンプリング過程をより効率的に実現することを目的として、溶質拡散・規則化過程において特徴的な種々の相互作用ならびに着目するエネルギー曲面を第一原理計算よりも低い計算コストで記述できるような有効ポテンシャルを構築する手法を検討・整備した。主に鉄基およびマグネシウム基合金系を対象として、母相中の格子欠陥と溶質原子との間の相互作用を記述するモデルを提案した。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] From "Smaller is Stronger" to "Size-Independent Strength Plateau": Towards Measuring the Ideal Strength of Iron''2015
Author(s)
Ling Huang, Wei-Zhong Han, Shigenobu Ogata, Hajime Kimizuka, Zhao-Chun Yang, Christopher Weinberger, Qing-Jie Li, Bo-Yu Liu, Xi-Xiang Zhang, Ju Li, Evan Ma, Zhi-Wei Shan
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 未定
Pages: 未定
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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