2013 Fiscal Year Research-status Report
電子・原子論に基づく応力下における材料の経年腐食現象の予測モデリング
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25630013
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
尾方 成信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20273584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
君塚 肇 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60467511)
譯田 真人 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00550203)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 第一原理分子動力学法 / 時間加速手法 / 化学反応場 / 拡散場 |
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| Research Abstract |
古典分子動力学法の時間拡張（加速）手法を第一原理分子動力学計算に適用し、第一原理電子状態計算に基づく長時間ダイナミクス解析を実現させた。具体的には、我々がこれまでに提案しているAdaptive boost 法を、第一原理分子動力学計算に適用した。またそれに加えて、第一原理計算で求められたポテンシャルをベースに拡散をモデル化する、高速モンテカルロ法を開発した。開発したAdaptive boost 法では、自由エネルギー曲面の谷に、計算の枠組みの中で自動的に算出されるboost ポテンシャルを付加することで、化学反応や拡散のイベントを加速させることができる。そして、遷移状態理論に基づきその加速率を算出することで、実際の時間スケールでの現象を第一原理計算の精度で解析することができる。また、開発した高速モンテカルロ法では、結晶欠陥部への不純物原子の拡散析出現象を効率よく解析することができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
予定通り、第一原理分子動力学法に基づく長時間ダイナミクス解析手法を確立させることができた。また、それに加えて、第一原理計算に基づく高速モンテカルロ法を開発するに至っており、当初よりも十分な進展をみせている。
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| Strategy for Future Research Activity |
構築した第一原理に基づく時間拡張解析によって、応力下、有限温度下での拡散係数、化学反応速度定数、弾性定数を見積もることが可能である。そして、これらの各種データーを用いて、き裂や転位などの格子欠陥の発展も含めた弾性応力場・変形場と不純物拡散場を連成させながら時間発展させ、さらには、その過程で生じる化学反応の効果を入れることも可能な、新たなフェーズフィールドモデリング理論および手法を構築する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
初年度、コード開発において大容量メモリーを有する計算機が必要となる可能性があり、これを購入予定であったが、コードの基本部分の開発においては、必ずしも不要であることがわかったため、初年度での購入を見送った。また、その他費目として予定していた計算機利用料についても、基本的なコード開発の段階では不要であったため使用していない。
次年度には本格的な計算をスタートするため、これには予定どおり計算機の導入や大型計算機の利用が不可欠であり、そのための予算として用いる。
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