| 研究概要 |
ホウ素やケイ素などのメタロイド元素は,結晶中でダイマー,鎖状,層状などのクラスターを形成することは古くから知られており興味深いが,いままでに定量的な議論が可能となるような電子状態計算は,一部の代表的な化合物を除いてはほとんど行われてこなかった.本研究では原子数100個程度のモデルクラスターを構築して第一原理分子軌道計算法を行い,まず第一にその電子状態と化学結合状態を系統的に明らかにし,データベース化する.次に,そのデータベースをもとに,望みの特性を最適化するための組成や構造を選び出す.
本年度は,金属とメタロイドが1:1や1:2のような単純組成の化合物について,系統的な電子構造計算をおこない,結果をデータベース化した.とくに単位格子中に数10個の原子を含み,最密充填構造を持たない結晶については,従来の報告に系統的な誤謬があり,これを重点的に調べた.実験結果と,熱力学的諸値,分光学的データなどとの対応を系統的に調査した.その結果,炭化物や窒化物,酸化物とは異なり,ホウ化物ではホウ素間のBond overlappopulationで代表される共有結合が強く,その構造を支配していることが定量的に理解することができた.
理論計算は,DV-Xα法による第一原理分子軌道計算を原子数100前後のモデルクラスターについて,本予算で購入したスーパーパーソナルコンピュータによって挙行した.これは特に本研究のために選んだ高速・大容量のものである.また並列計算を将来的に実行するための模擬システムも構築途上にある.
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