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第一原理計算を基礎とする原子間ポテンシャル評価システムと理論データベースの構築

研究課題

研究課題/領域番号 07555031
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関大阪大学

研究代表者

北川 浩  大阪大学, 工学部, 教授 (30029095)

研究分担者 尾方 成信  大阪大学, 工学部, 助手 (20273584)
中谷 彰宏  大阪大学, 工学部, 助教授 (50252606)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
10,500千円 (直接経費: 10,500千円)
1996年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1995年度: 9,000千円 (直接経費: 9,000千円)
キーワード第一原理分子動力学法 / 原子間ポテンシャル / 擬ポテンシャル / ソフトポテンシャル / ウルトラソフトポテンシャル / 埋め込み原子法 / 修正埋め込み原子法 / 平均媒質法 / 修正埋め込み源法 / 平均媒質理論 / 第一原理分子動力学計算 / 擬ポテンシャル法 / 分子軌道計算 / 有効媒質理論 / 埋込み原子理論 / AlN
研究概要

A 原子間ポテンシャルを評価するための第一原理分子動力学解析アルゴリズムとプログラム開発を進めて、
1)平面波の数を減少させることができるTroullier-Martins (TM)型のソフトな擬ポテンシャルを作り出すプログラムを開発し、HからRnまでの元素についてTM型擬ポテンシャルのデータベースを作成した。
2)TM型でも平面波が多くなる元素に対して効果が大きい、Vanderbiltにより提案されているウルトラソフトな擬ポテンシャルを作成するプログラムを開発し、HからRhまでの元素についてデータベースを作成した。
3)TM型擬ポテンシャルをKleinman-Bylanderの分離型で表現し、原子に働く力、原子系の応力およびエネルギーの計算速度を向上させる共に、必要なメモリ容量を減少させた。
4)収束計算に、Car-Parronello法、Teterの共役勾配法、Bylanderの共役勾配法、Kresseの残差最小化法のいずれでも選択できるようにした。
5)AlN-Al界面構造、吸着強度の評価を行い、妥当な結果を得た。
B Baskes提案する修正埋め込み原子法(MEAM)によるポテンシャルデータベースの精度評価を第一原理計算に基づいて進めると共に、44種の元素のパラメータに対して、多元素が存在する原子系について分子動力学計算が実行できるプログラムを開発した。
C 平均媒質理論(EMT)の有効性を第一原理計算に基づいて行なうと共に、Al粒界の構造、粒界エネルギー、粒界拡散や強度評価を行った。
D EAM, MEAM、EMTのいずれのポテンシャルでも分子動力学法解析が実行できるプログラムの開発を行った。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] 北川浩,中谷彰宏,尾方成信,斉藤賢一,前川幸弘: "Al粒界近傍の原子拡散特性(有効媒質理論に基づく分子動力学解析)" 日本機械学会論文集,A編. 62・602. 2358-2363 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Ogata, H. Kitagawa: "Density Functional Calculation of Effect of Silicon Impurity to Aluminuum Σ=5 Tolt and Juist Grain Boundary" MRS-J, Trans.20. 823-826 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 尾方成信,北川浩: "第一原理分子動力学計算による窒化アルミニウム/アルミニウム界面の特性評価" 日本金属学会誌. 60-11. 1079-1083 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 斉藤賢一,北川浩,中谷彰宏,尾方成信: "分子動力学法による対応粒界の強度評価" 材料. 46-3. 238-243 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Ogata, H. Kitagawa, Y. Maegawa, & K. Saitoh: "Ab-initio analysis of aluminum Σ=5 grain boundaroes-Fundemental and effects of silicon impurity-" Computalunal Materials Science. 7. 271-278 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kitagawa, A.Nakatani, S.Ogata K.Saitoh and Y.Maegawa: "Atomic Diffusion near Al-Grain Boundary (A molecular Dynamics Analysis Based on Effective Medium Theory)" Tans.JSME,Ser.A. 62-602. 2358-2363 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ogata and H.Kitagawa: "Density Functional Calculation of Effect of Silicon Impurity to Aluminum SIGMA =5 [001] Tilt and Twist Grain Boundary" Tran.MRSJ. 20. 823-826 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ogata and H.Kitagawa: "Ab initio Molecular Dynamics Analysis of Aluminum Nitride-Aluminum Interface Structure" J.MRSJ. 60-11. 1079-1083 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kitagawa, K.Saitoh and S.Ogata: "Ab initio Characterization of AlN/Al Interface" Modeling and Simulation Design'. 27-32 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Saitoh, H.Kitagawa and A.Nakatani: "Molecular Dynamic Study on Strength of Coincidence Grain Boundaries" J.Soc.Mat.Sci., Japan. 46-3. 238-243 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ogata, H.Kitagawa, Y.Maegawa and K.Saitoh: "Ab-initio analysis of aluminum SIGMA = 5 grain boundaries-Fundamental structures and effects of silicon impurity" Comp.Mat.Sci.7. 271-278 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 北川浩,中谷彰宏,尾方成信,斉藤賢一,前川幸弘: "Al粒界近傍のストレスマイグレーションの分子動力学解析" 日本機械学会論文集 A編. 62・595. 853-858 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 北川浩,中谷彰宏,尾方成信,斉藤賢一,前川幸弘: "Al粒界近傍の原子拡散特性(有効媒質理論に基づく分子動力学解析)" 日本機械学会論文集 A編. 62・602. 2358-2363 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ogata and H.Kitagawa: "Density Functional Calculation of Effect of Silicon Impuraty to Aluminum Σ=5 Talt and Twist Grain Boundary" Trans.Mat.Res.Soc.Japan. 29. 823-826 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 尾方成信,北川浩: "第一原理分子動力学法による窒化アルミ/アルミニウム界面の特性評価" 日本金属学会誌. 60-11. 1079-1083 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ogata,H.Kitagawa,Y.Maegawa and K.Saitoh: "Ab-initio analysis of aluminum Sigma=5 grain boundary-Fundamental Structure and effects of silicon impurity" Computational Materials Science,.

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 7. 271 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Kitagawa,H,他2名: "Ab-initio Estimation of Thermal Properties of AlN Ceramics" Modelling Simul.Mater.Sci.Eng.3. 521-531 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 北川浩,他4名: "Al粒界の第一原理分子動力学法による解析" 日本機械学会講演論文集. 95-10. 148-149 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 尾方成信,他4名: "Al粒界の第一原理分子動力学計算" 第1回分子動力学シンポジウム講演論文集. 39-44 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Ogata,S.Kitagawa,H.: "Ab-initio Characterization of AlN/Al Interface" CMSMD'96 procedings. (in press). (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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