比直交基底タイトバインディング分子動力学法の開発とフラーレン構造体への応用

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08640473
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: ESFARJANI Keivan 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10250820)
• 研究分担者: 高橋 学 群馬大学, 工学部, 助手 (50250816) ; 川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672) ; 大野 かおる 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (40185343) ; 李 志強 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30271969) ; 付 栄堂 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30281984)
• キーワード: タイトバインディング法 / シミュレーテッドアニーリング / 安定性 / 振動スペクトル / 表面の再構成 / フラーレン / IR吸収スペクトル / 凝集エネルギー

研究概要

今回の研究期間において、我々は炭素系、シリコン系の構造緩和や分子動力学をタイトバインディング法により行った。具体的には以下のようなことを行った。
1)既存のタイトバンディングパラメーターを改善し、それを用いた第一原理分子動力学法によりC60クラスターの衝突過程のシミュレートとC60+クラスターの振動スペクトルの計算を行った。
2)巨大炭素クラスター(C120,C240,C420などの同位体)の構造緩和を行った。また、それらのクラスターの凝集エネルギーとバンドギャップを計算し、熱的安定性と動的安定性を調べた。
3)いくつかのフラーレン(特にド-ナッツ形C240の同位体)の振動スペクトルを計算し、それらの機械的な安定を調べた。
4)C60二重体のIR活性モード、ラマン活性モード、およびIR吸収スペクトルの計算を行った。
5)シリコン(001)表面の構造緩和とエネルギー状態について、冷却過程のシミュレートと遺伝的アルゴリズムの手法を用いて調べた。
6)これらの研究結果はすでに雑誌に掲載または投稿されている。
このタイトバインディング法に関する研究は今後も継続していく予定であり、現在は炭素、シリコン以外の元素系(特に遷移元素系)のタイトバインディングパラメーターの作製を行っている。すでに銅とチタンのタイトバインディングパラメーターは作製されており、これを用いた研究結果は日本金属学会の平成9年春期大会とMRSの97年春期大会で発表する予定である。

研究成果

• [文献書誌] K.Ohno, Y.Maruyama, K.Esfarjani, Y.Kawazoe and M.Niwano: "Ab-inito molecular dynamics simulations for collision between C60 and alkali-metal ions : A possibility of Li@C60" Phys.Rev.Lett.76. 3590-3593 (1996)
• [文献書誌] Y.Hashi, K.Esfarjani, K.Ohno and Y.Kawazoe: "Tight-Binding Molecular Dynamics simulation of fullerene collision processes" Sci.Rep.RITU, A. 3. 171-173 (1996)
• [文献書誌] Y.Maruyama, K.Ohno, K.Esfarjani. and Y.Kawazoe: "Ab-initio Molecular Dynamics simulation of Li Insertion in C60" Sci.Rep.RITU.A.3. 183-186 (1996)
• [文献書誌] Y.Hayashi, K.Esfarjani, S.Itoh, S.Ihara. and Y.Kawazoe: "Electronic structure of C240 isomers" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 486-489 (1996)
• [文献書誌] K.Esfajani, Y.Hashi, S.Itho S.Ihara. and Y.Kawazoe: "Stability and vibrational spectra of toroidal forms of C240 isomers" Accepted for publication in Z.fur Phys. D. (1997)
• [文献書誌] K.Esfarjani, Y.Hashi, R.T.Fu.J.Wu and Y.Kawazoe: "Surface Reconstruction of Si (001) by Genetic Algorithms and Simulated Annealing Methods" Sci.Rep.RITU. (1997)