Theoretical estimation for electrical conductivity of clay minerals under High-Temperature condition by DFT-MD hybrid calculation methods
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19K03996
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17030:Human geosciences-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
Kitamura Keigo 九州大学, 工学研究院, 学術研究員 (60618825)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐久間 博 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (20400426)
ステイコフ アレキサンダー 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (80613231)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 密度汎関数 / 分子動力学 / ハイブリッド計算 / 粘土鉱物 / 高温条件下 / 高圧条件下 / イオン伝導度 / 高温物性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では汎密度関数計算(DFT)と分子動力学(MD)のハイブリッド計算（DFT-MD法）に基づいて高温条件下での粘土鉱物の電気伝導度を評価する手法の開発を行う．
高温条件下での粘土鉱物の電気伝導度は地熱地域の熱水資源と粘土鉱物を主要構成鉱物とする帽岩層を比抵抗探査から区別する上で重要な情報になると期待されている．
しかし実験的方法による高温条件下での粘土鉱物の電気伝導度の測定は多くの困難が伴い未だに成功していない．
本研究のように計算科学的手法に基づくイオン伝導度評価手法の開発は地熱開発現場などの地球工学分野においても強く望まれており，開発に成功した際の波及効果は大きいと考えられる．
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| Outline of Final Research Achievements |
We estimated the crystal structure of phlogopite by using molecular dynamics method under high temperature condition up to 400 °C. Elastic constants of phlogopite were also calculated under high-temperature condition. These estimated parameters can explain the elastic wave velocities changes of biotite-rich rocks. These results suggested potential of computational approaches to estimate physical properties of phyllosilicate minerals.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
層状珪酸塩鉱物の物性値は電気伝導度や弾性波など岩石の物性を決定する要因であるが、実験的手法による物性値測定の困難さからこれまで限られた条件下で測定されたデータしか存在しなかった。
今回、分子動力学により高温条件下での結晶構造の推定と弾性定数の推定を行い、その結果が実験結果をうまく説明出来ていたことから、分子動力学と各種物性推定方法を組み合わせた計算科学的手法により層状珪酸塩鉱物の様々な物性値が推定可能である事が示された。これにより例えば地熱地域の低比抵抗体の性状を依り精度良く理解できる可能性がある。
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Report
(4 results)
Research Products
(3 results)
