| 研究課題/領域番号 |
15K20953
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
笠松 秀輔 東京大学, 物性研究所, 助教 (60639160)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 第一原理計算 / モンテカルロ法 / 界面 / 誘電率 / 分極 / イオン伝導 / 酸化物 |
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| 研究実績の概要 |
ヒドロキシアパタイトエレクトレットの分極メカニズム解析ー
当初の計画になかったものの、平成27年度から開始したヒドロキシアパタイトの分極・イオン拡散メカニズムの研究について原著論文を執筆し、論文誌に掲載された。ヒドロキシアパタイトは人間の骨の主成分であるセラミック材料であり、高温下で分極処理を行うことで、半永久的に分極を固定できる（エレクトレット化する）ことが知られている。医療への応用や、IoT向けの振動発電への応用を念頭に研究がなされているが、分極やイオン伝導のミクロスコピックなメカニズムについては、中性子散乱などを介した限定的な知見しかなかった。本研究で初めて、ミクロスコピックなメカニズムの詳細について、シミュレーションで可視化することができた。今後は、分極固定に関する界面の役割の解析に進む。
格子モンテカルロ法と第一原理計算を直接組み合わせたシミュレーションコードの開発ー
酸化物中のイオン欠陥などに由来する不規則性をシミュレーションするためのコード開発を進めて、動作を確認した。MgAl2O4スピネルのカチオン副格子の不規則性や、ヒドロキシアパタイトのOHイオンの整列、Pt/ZrO2界面における酸素空孔空間電荷層の生成などについて、テスト計算を行った。スーパーコンピュータを活用することで、クラスター展開などの軽量モデルを介さずに、第一原理計算による熱力学的サンプリングを直接、十分に行うことができることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初計画していなかった材料系について、原著論文が論文誌に掲載された。また、モンテカルロ法と第一原理計算を組み合わせて熱力学的サンプリングを行うプログラムコードの開発も順調で、次年度の界面の欠陥モデルに関するシミュレーションを行う準備が整った。
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| 今後の研究の推進方策 |
開発したプログラムをスーパーコンピュータ上で実行し、界面の欠陥分布を予測し、それに基づいて、物性予測、すなわちイオン輸送、反応活性、誘電応答、電子状態の変調などの解析を行う。理想的な界面と比較することで、界面の欠陥蓄積やインターミキシングが物性に及ぼす影響を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
国際会議の参加費、航空券費用が想定よりも安く済んだため。
（使用計画）
国際会議および国内会議、データ保存装置に使用する計画である。
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