| 研究領域 | 機能元素のナノ材料科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
19053007
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
鶴田 健二 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (00304329)
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| 研究分担者 |
尾形 修司 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90251404)
小山 敏幸 (独)物質・材料研究機構, 計算科学センター, 主幹研究員 (80225599)
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| キーワード | マルチスケール手法 / ナノ材料 / 格子欠陥 / 機能元素 / 構造・機能材料 |
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| 研究概要 |
本研究課題では、大規模電子状態計算法、古典分子動力学法、粗視化粒子法、Phase-field法、FDTD法ならびに異なる計算手法のハイブリッド化技術を高度化・汎用化させ、さらにそれらをシームレスに統合することにより、ナノ領域に局在する機能元素がマクロ物性に及ぼす影響を定量的に予測する新たな計算材料科学パラダイム構築を目指す。
2年目の今年度は、各シミュレーション手法の高度化・高精度化と整備を行いつつ、具体的なアプリケーションへの適用を開始した。また、グループ内および領域内のミーティングを行い、具体的な研究推進計画策定・進捗報告を行った。
・ ハイブリッド密度汎関数法/古典分子動力学計算手法の高度化およびアルミナ結晶中転位構造解析への応用
昨年度導入したPCクラスター上にセットアップした並列ハイブリッド量子/古典分子動力学コードの汎用化を行い、アルミナ結晶中の転位芯構造、安定性、ならびに電子状態の解析を行った。そん結果と、領域内の実験グループによる電子顕微鏡観測データとの比較・議論を行うことで、重要な知見を見出した。
・ 粗視化粒子法の多階層化・高度化
原子レベルの分子動力学とメゾ・マクロレベルの粗視化粒子法とのハイブリッド化を行った。特に、2手法の接合境界領域での非物理的な弾性振動伝搬を抑制する新しいアルゴリズムの開発に成功した。また、これまでに行ってきたモデルシステムの粗視化粒子法から、古典的相互作用模型に基づく半導体やセラミックスへの適用手法の開発を開始した。
・ Phase-field法の拡張・高度化
秩序変数(Phase-field変数)として、新たに電磁界の方位成分を現象論的い取り入れる手法により、強誘電体の可逆的ドメインダイナミクスのPhase-field計算を行い、近年実験的に確認された熱処理によるチタン酸バリウムの誘電ヒステリシス制御の理論的再現に成功した。
・ 有限差分時間領域(FDTD)計算法の高度化・並列化
ナノ構造メタマテリアル設計のための並列FDTD計算コードを用いて、メタマテリアル薄膜の積層構造におけるエバネッセント波増幅効果、ならびにフォノニック結晶による負の屈折現象の再現に成功した。
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