非調和定数の第一原理計算とその負熱膨張材料への展開

• 研究課題/領域番号: 25K01498
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26020:無機材料および物性関連
• 研究機関: 東京科学大学
• 研究代表者: 望月 泰英 東京科学大学, 物質理工学院, 助教 (30910179)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2028年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2027年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2026年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2025年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
• キーワード: フォノン / 第一原理計算 / 負熱膨張材料 / グリュナイゼン定数 / 擬調和近似

研究開始時の研究の概要

第一原理計算を用いた機構解明と新物質探索に関する長年の研究代表者の知識と経験を最大限活用し，負熱膨張材料に対するブレイクスルーを起こすため，従来の数百倍高速な，機械学習を併用した分子動力学計算及び，熱的揺らぎを組み込んだフォノン計算を実行する．本研究では，グリュナイゼン定数以外の2種類の非調和定数の計算手法を確立したのち，既報の負熱膨張材料の精緻な機構解析，様々な負熱膨張材料にみられる統一的機構の解明，従来までに成し遂げられた例のない，理論計算を基にした新規負熱膨張材料の探索と実証に挑戦する．