超高圧液体半導体の結合状態に関する第一原理的研究

• 研究課題/領域番号: 15K17722
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 広島工業大学
• 研究代表者: 大村 訓史 広島工業大学, 工学部, 准教授 (90729352)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 液体金属 / 液体半導体 / 第一原理分子動力学法 / 高圧物性 / 密度汎関数法 / 第一原理計算 / 分子動力学法 / 高圧

研究成果の概要

本研究では、第一原理分子動力学法に基づく計算機シミュレーションを用いて、超高圧下における液体金属、液体半導体の性質を微視的な視点から明らかにした。典型的な液体金属であり、等方的な構造を持つ液体ナトリウムも数百GPaという超高圧下では新しい異方的な構造を持つことが明らかとなった。また、半導体的な性質を示す液体ヒ素の中距離構造を局所構造の相関から説明することに成功した。高圧下になると、その局所構造が壊れ、金属化が起こることも明らかとなった。
さらに本研究によって得られた知見を地球科学的に重要なメルトの輸送特性解明に応用した。

研究成果

• [雑誌論文] Femtosecond Charge and Molecular Dynamics of I-containing organic molecules Induced by Intense X-Ray Free-Electron Laser Pulses (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Nagaya, K.Motomura, E.Kukk, Y.Takahashi, K.Yamazaki, S.Ohmura, H.Fukuzawa, S.Wada, S.Mondal, T.Tachibana, Y.Ito, R.Koga, T.Sakai, K.Matsunami, K.Nakamura, M.Kanno, A.Rudenko, C.Nicolas, X-J.Liu, C.Miron, Y.Zhang, Y.Jiang, J.Chen, M.Anand, D.E.Kim, K.Tono, M.Yabashi, M.Yao, H.Kono, K.Ueda
  • 雑誌名: Faraday Discussions 巻: 194 ページ: 537-562
  • DOI: 10.1039/c6fd00085a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ultrafast Dynamics of a Nucleobase Analogue Illuminated by a Short Intense X-ray Free Electron Laser Pulse (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nagaya, K. Motomura, E. Kukk, H. Fukuzawa, S. Wada, T. Tachibana, Y. Ito, S. Mondal, T. Sakai, K. Matsunami, R. Koga, S. Ohmura, Y. Takahashi, M. Kanno, A. Rudenko, C. Nicolas, X.-J. Liu, Y. Zhang, J. Chen, M. Anand, Y. H. Jiang, D.-E. Kim, K. Tono, M. Yabashi, H. Kono, C. Miron, M. Yao, and K. Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. X 巻: 6 号: 2 ページ: 0210351-9
  • DOI: 10.1103/physrevx.6.021035
  • NAID: 120005774654
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Doping effect on photoabsorption and charge-separation dynamics in light- harvesting organic molecule (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ohmura, K. Tsuruta, F. Shimojo, and A. Nakano
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 6 号: 1 ページ: 015305-17
  • DOI: 10.1063/1.4939848
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystalline anisotropy of shock-induced phenomena: omni-directional multiscale shock technique (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Shimamura, M. Misawa, S. Ohmura, F. Shimojo, R. K. Kalia, A. Nakano, and P. Vashishta
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 108 号: 7 ページ: 071901-15
  • DOI: 10.1063/1.4942191
  • NAID: 120005842515
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dissociation Dynamics of Ethylene Molecules on a Ni Cluster Using Ab Initio Molecular Dynamics Simulationse (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Shimamura, Y. Shibuta, S. Ohmura, Rizal Arifin, F. Shimojo
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 28 号: 14 ページ: 145001-113
  • DOI: 10.1088/0953-8984/28/14/145001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Changes of Short- and Intermediate-Range Order in Liquid Arsenic under Pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ohmura, A. Chiba, Y. Yanagawa, A. Koura, K. Tsuji, and F. Shimojo
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 9 ページ: 094602-16
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.094602
  • NAID: 40020588254
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Charge and nuclear dynamics induced by deep inner-shell multiphoton ionization of CH3I molecules by intense X-ray free-electron laser pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Motomura, E. Kukk, H. Fukuzawa, S. Wada, K. Nagaya, S. Ohmura, S. Mondal, T. Tachibana, Y. Ito, R. Koga, T. Sakai, K. Matsunami, A. Rudenko, C. Nicolas, X.-J. Liu, C. Miron, Y. Zhang, Y. Jiang, J. Chen, M. Anand, D.E. Kim, K. Tono, M. Yabashi, M. Yao, and K. Ueda
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 6 号: 15 ページ: 2944-2949
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.5b01205
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Intermolecular correlations of racemic mixtures – comparison between liquid S2Cl2 and Se2Br2 (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shimakura, Y. Kawakita, S. Ohmura, K. Ohara, S. Takeda & S. Ohno
  • 雑誌名: Molecular Physics: An International Journal at the Interface Between Chemistry and Physics 巻: 114 号: 2 ページ: 297303-297303
  • DOI: 10.1080/00268976.2015.1100345
  • 査読あり
• [学会発表] 超高圧下における液体鉄―ニッケル混合系の輸送特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大村訓史
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学, （大阪府、豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 高圧下における玄武岩メルトの粘性と局所構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大村訓史
  • 学会等名: 日本物理学会2106年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学、（石川県、金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 液体硫黄の圧力誘起構造変化の微視的機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大村訓史
  • 学会等名: 日本物理学会2106年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学、（石川県、金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 構造不規則系の原子ダイナミクス：第一原理分子動力学シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 大村訓史
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第29回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 広島大学、（広島県、東広島市）
  • 年月日: 2016-09-07
  • 招待講演
• [学会発表] Photoexcited Charge Dynamics in Light-Harvesting Organic Molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ohmura
  • 学会等名: The 20th International Annual Symposium on Computational Science and Engineering
  • 発表場所: Kasetsaet University, Thailand
  • 年月日: 2016-07-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Viscosity of Basaltic Melt under High Pressure: ab initio Molecular Dynamics Simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ohmura
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 幕張メッセ、（千葉県、千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] 高圧下における液体硫黄の構造と電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大村訓史
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学(宮城県・仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 超高圧環境下における液体酸素の構造：第一原理分子動力学シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 大村訓史
  • 学会等名: 第56回高圧討論会
  • 発表場所: JMSアステールプラザ(広島県・広島市)
  • 年月日: 2015-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] Doping Effect on Photoabsorption and Charge Dynamics in Molecular Graphene-Fullerene Heterojunction (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ohmura
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Advances Materials Having Multi-Degrees-of-Freedom
  • 発表場所: Kumamoto University (Kumamoto)
  • 年月日: 2015-11-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 液体Asの中距離構造と局所構造の圧力依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大村訓史
  • 学会等名: 日本物理学会2105年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府・吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 液体アルカリ金属の超高圧下における構造と電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大村訓史
  • 学会等名: 日本物理学会2105年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府・吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Charge dynamics in Light-Harvesting Organic Supermolecule (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ohmura
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Computational Materials and Biological Science
  • 発表場所: Nagoya University (Nagoya)
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Energy transport in liqht harvesting molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ohmura
  • 学会等名: 1st International Conference on Computational Design and Simulation of Materials
  • 発表場所: Shenyang(China)
  • 年月日: 2015-08-17
  • 国際学会 / 招待講演