次世代軽元素テクノロジーのための固体中ダイナミクスの量子・原子論的モデリング

• 研究課題/領域番号: 24686072
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 君塚 肇 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60467511)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2012年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: 軽元素ダイナミクス / 量子効果 / 多重レプリカMD法 / 自由エネルギー地形 / 多重レプリカ分子動力学法

研究成果の概要

軽元素テクノロジーの高度化・実用化のための研究開発を推進するには，量子効果に由来する軽元素の特異な挙動を定性的かつ定量的に把握することが求められる．本研究では，多重レプリカ分子動力学法を拡張・援用することにより，量子効果および熱的効果を取り入れた自由エネルギー地形を評価するための材料モデリング手法を構築し，構造材，透過材等の典型モデル系における軽元素の拡散・偏析・反応等のキネティクスおよびダイナミクスを量子論・原子論的に解析した．

研究成果

• [雑誌論文] Atomistic investigation of the vacancy-assisted diffusion mechanism in Mg ternary (Mg-RE-M) alloys (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Fronzi, H. Kimizuka, S. Ogata
  • 雑誌名: Computational Materials Science, 巻: 98 ページ: 76-82
  • DOI: 10.1016/j.commatsci.2014.10.053
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] From “smaller is stronger” to “size-independent strength plateau”: towards measuring the ideal strength of iron (2015)
  • 著者名/発表者名: Wei-Zhong Han, Ling Huang, Shigenobu Ogata, Hajime Kimizuka, Zhao-Chun Yang, Christopher Weinberger, Qing-Jie Li, Bo-Yu Liu, Xi-Xiang Zhang, Ju Li, Evan Ma, Zhi-Wei Shan
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 印刷中 号: 22 ページ: 3385-3390
  • DOI: 10.1002/adma.201500377
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Ordering of Solute Nanoclusters at a Close-Packed Stacking Fault: Modeling and Experimental Analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kimizuka, S. Kurokawa, A. Yamaguchi, A. Sakai, S. Ogata
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep07318
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 構造異方性を考慮した準調和近似に基づくMgの熱膨張挙動の第一原理解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松原和輝, 君塚肇, 尾方成信
  • 雑誌名: 材料 巻: 63 号: 2 ページ: 188-193
  • DOI: 10.2472/jsms.63.188
  • NAID: 130003393240
  • ISSN: 0514-5163, 1880-7488
  • 査読あり
• [雑誌論文] 原子論に基づく Fe-Si 合金中のらせん転位と Si 原子の相互作用の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 譯田真人, 君塚肇, 尾方成信
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: 77 号: 10 ページ: 409-414
  • DOI: 10.2320/jinstmet.JAW201311
  • NAID: 10031201573
  • ISSN: 0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Predicting Atomic Arrangement of Solute Clusters in Dilute Mg Alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kimizuka, S. Ogata
  • 雑誌名: Materials Research Letters 巻: 1(4) 号: 4 ページ: 213-219
  • DOI: 10.1080/21663831.2013.838705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of alloying elements on in-plane ordering and disordering of solute clusters in Mg-based long-period stacking ordered structures: A first-principles analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kimizuka, M. Fronzi, S. Ogata
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 69(8) 号: 8 ページ: 594-597
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2013.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum-Thermal Crossover of Hydrogen and Tritium Diffusion in α-Iron (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, T. Takayanagi, H. Kimizuka, M. Shiga
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 116 号: 43 ページ: 23113-23119
  • DOI: 10.1021/jp307660e
  • 査読あり
• [学会発表] アンブレラサンプリングによる有限温度下の材料中点欠陥の拡散障壁評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋 和平, 奥田 龍, 石井 明男, 譯田 真人, 君塚 肇, 尾方 成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] グラファイト層間化合物におけるゲスト原子の面内秩序性に関する第一原理研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新原 康介, 磯野 翔汰, 譯田 真人, 君塚 肇, 尾方 成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] 第一原理計算による銅／アルミニウム表面における塩素吸着特性の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本田 晋太郎, 中上 雄史, 譯田 真人, 君塚 肇, 尾方 成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] Atomistic Modeling of Hydrogen-Vacancy-Carbon Interactions in Alpha Iron (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Q. Nguyen, H. Kimizuka, S. Ogata
  • 学会等名: The 9th International Conference on Computational Physics (ICCP9)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-01-07 – 2015-01-11
• [学会発表] Hydrogen-Vacancy-Carbon Formation in BCC Iron: First-Principles Study (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Q. Nguyen, H. Kimizuka, S. Ogata
  • 学会等名: The 9th Asian Consortium on Computational Materials Science - Virtual Organization (ACCMS-VO) General Meeting
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 2014-12-20 – 2014-12-22
• [学会発表] Role of Intercluster Interactions in Chemical Ordering in Mg-Based Nanolamellar Phases with a Long-Period Stacking Order: A First-Principles Study (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kimizuka, S. Ogata
  • 学会等名: Materials Research Society (MRS) 2014 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Modeling of short- and medium-range order in Mg-based nanolamellar phases with a long-period stacking order (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kimizuka, S. Ogata
  • 学会等名: International Workshop on Multiscale Computational Materials Science
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-11
• [学会発表] Role of intra- and intercluster interactions in solute ordering in dilute Mg alloys: A first-principles study (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kimizuka, K. Matsubara, S. Ogata
  • 学会等名: 2nd International Conference of Young Researchers on Advanced Materials (IUMRS-ICYRAM2014)
  • 発表場所: Haikou, China
  • 年月日: 2014-10-24 – 2014-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] モンテカルロ法を用いたMg基LPSO合金における溶質原子クラスタの面内秩序化の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中 俊也, 君塚 肇, 尾方 成信
  • 学会等名: 日本材料学会第19回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2014-05-16
• [学会発表] 第一原理経路積分分子動力学法によるアルミニウム中格子間水素原子の存在状態の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯野翔汰, 猪原彰大, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成25年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] Al-Cu合金における溶質元素の短範囲規則構造に関する第一原理的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中上雄史, 松原和輝, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成25年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 大正準集団分子シミュレーションによる結晶欠陥中の固溶原子の偏析挙動の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小澤周平, 西野隆博, 石井明男, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成25年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 原子シミュレーションを用いたマグネシウムにおける転位移動の温度依存性の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥田龍, 西野隆博, 猪原彰大, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成24年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪工業大学
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] 経路積分分子動力学法を用いたポテンシャル場中の電子局在化の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福市真之, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成24年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪工業大学
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] マグネシウム結晶における転位移動障壁に対する温度効果の原子レベル解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥田龍, 猪原彰大, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 金属中の格子欠陥の拡散過程における活性化自由エネルギーの評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 猪原彰大, 石井明男, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本材料学会第18回分子動力学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] First-Principles Study of Solute-Stacking Fault Interaction in Magnesium (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kimizuka, S. Ogata
  • 学会等名: Materials Research Society (MRS) 2012 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] a-Fe中での水素同位体の量子的拡散ダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川武宏, 高柳敏幸, 君塚肇, 志賀基之
  • 学会等名: 第26回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] 鉄中の水素拡散の同位体効果に関する経路積分シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 猪原彰大, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第25回計算力学講演会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-10-07
• [学会発表] 拘束MD法によるアモルファス金属の局所構造の自由エネルギー評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松田宙樹, 譯田真人, 君塚肇, 尾方成信
  • 学会等名: 日本機械学会第25回計算力学講演会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-10-07
• [学会発表] 鉄中の水素の拡散機構および転位との相互作用に関する量子論的モデリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 君塚肇
  • 学会等名: 日本学術振興会「材料の微細組織と機能性」第133委員会・第214回研究会
  • 発表場所: 大阪(招待講演)
  • 年月日: 2012-07-27