2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25400353
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
阿部 和多加 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (00361197)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 金属水素化合物 / 第一原理計算 / 超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重元素水素化合物の高圧相を第一原理計算により調べ、Sb、Bi水素化合物金属相の可能性を示した。Sb、Bi水素化合物は、常圧では非常に不安定な物質として知られる。しかし加圧により、SbH2、SbH3相が150 GPa以上、そしてBiH2、BiH3相がそれぞれ100、250 GPa以上で安定化されるとの予測を得た。いずれもバンド分散の大きい金属であり、超伝導転移温度は40～70 K程度と見積もっている。
また安定構造を探る手法として、ランダム構造探索コードを開発し、その有効性を確認した。現在の主流としては、進化的アルゴリズムを用いた構造探索がある。ただこの探索方法は、進化過程の設定において、ある意味構造選択の幅を絞る。本手法では、ランダムに多数の初期構造を生成し、緩和の結果得られた構造サンプルから低エネルギーのものを選ぶ。極めて単純であり、構造選択における先入観もない。一見非効率的にも見えるが、例えばユニットセルに原子が12個ほど含まれる系でも、100程度のサンプルを集めると大体の安定構造が求まることが確認できた。
研究期間全体を通しての成果をまとめると、Ge、Sb、Bi水素化合物の金属化及び超伝導の予測、self-consistent harmonic 近似（SCHA）による非調和振動解析、そしてランダム構造探索法の開発が挙げられる。Ge、Sb、Bi水素化合物では常圧と異なる組成の金属相を予測しており、特にGeH3に関しては超伝導転移温度が100 K程度になると見積もっている。SCHA解析では、水素零点振動における非調和効果の重要性を明らかにした。現在、ほとんどの構造予測は調和近似の範囲で行われている。本研究におけるSCHAの結果は、今まで提案された安定構造、転移圧等を非調和効果を含めて再度調べる必要があることを示唆している。
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Research Products
(2 results)
