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2016 年度 実施状況報告書

液体の動的構造因子と横波の関係~古典および第一原理分子動力学法

研究課題

研究課題/領域番号 15K05214
研究機関広島大学

研究代表者

宗尻 修治  広島大学, 総合科学研究科, 准教授 (90353119)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード液体 / 動的構造因子 / 横波 / 分子動力学シミュレーション
研究実績の概要

液体ガリウム、銅、鉄、スズなど、1種類の原子から構成される比較的単純と考えられる液体においても、動的構造因子に2つ以上の振動ピークが含まれていることがX線非弾性散乱実験により示されている。ひとつはよく知られている通常の縦波音波であり、もうひとつは、より低振動数の縦波振動である(これをT-modeと呼ぶことにする)。このT-modeは、液体中の横波の振動の様子を、間接的に表していると考えられているが、現在のところ、そのT-modeの出現機構は明らかになっていない。
本研究の目的は、このピークが、どのような原子の運動によって現れるかを明らかにすることである。昨年度、液体中の二つの原子に着目し、互いが、横方向に振動するとき、それが縦方向の振動にどう影響するかを分析する方法を開発し、その方法を古典分子動力学によって求めた統計精度の十分な液体銅の時系列データに適用した。その結果、注目している二つの原子A,Bの間の縦方向の振動数は、A,Bの近傍に別の原子Cが存在するときは、そうでない場合に比べて小さくなり、横方向の振動数に近づくことが分かった。つまり、横方向の振動が、縦方向の振動として現れる可能性を示した。今年度は、この分析方法を、第一原理分子動力学法によって求めた液体銅、およびカルシウムに対して適用し、同様な結果を得ることができた。これは、横波の振動の情報が、縦波(T-mode)として観測される可能性をミクロに示していると考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

おおむね予定どおりに、T-modeの起源となる原子の運動を特定するための解析方法を開発し、それを具体的な物質に適用して分析を行ってきた。

今後の研究の推進方策

本研究の最終段階では、X線非弾性散乱実験でT-modeが観測された実際の液体を対象として、それぞれの物質固有の性質を定量的に議論するために、長時間の第一原理分子動力学シミュレーションを行い、原子ダイナミクスを分析する。
T-modeと横波が同時に存在するとき、どのような機構でそれらの振動数が近い値となるのか、また、横波が存在しないにもかかわらずT-modeが存在するのはなぜかについて、分析を進める。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 水―メタノール混合系中の音速~分子動力学シミュレーション~2016

    • 著者名/発表者名
      立花優侑,宗尻修治
    • 学会等名
      第30回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] 水-メタノール混合系におけるメタノールのポ テンシャルモデルの開発2016

    • 著者名/発表者名
      山崎 真史、宗尻修治
    • 学会等名
      第30回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] GPUを用いた近傍リスト作成の高速化-短距離相互作用分子動力学2016

    • 著者名/発表者名
      佐久間翔太, 宗尻修治
    • 学会等名
      第30回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションによる液体Caの動的構造の研究2016

    • 著者名/発表者名
      宗尻修治
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Sound velocity of water-methanol mixtures: Molecular dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tachibana and S. Munejiri
    • 学会等名
      16th International Conference on Liquid and Amorphous Metals (LAM-16)
    • 発表場所
      Town Hall Bad Godesberg, Germany
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-09
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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