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2017 年度 実施状況報告書

原子環境タイプに基づく結晶構造の規則性の探索

研究課題

研究課題/領域番号 17K06783
研究機関東北大学

研究代表者

陳 迎  東北大学, 工学研究科, 教授 (40372403)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード原子配置タイプ / 結晶構造タイプ / 二元系化合物 / 電子構造 / フォーノン
研究実績の概要

本研究は、無機二元系化合物群を対象として、電子構造計算とクラスター展開法(CEM)、フォノン振動解析、もしくはDebye近似を組み合わせた手法により、従来の群論に基づく結晶構造分類に一般化された原子配置タイプ(AET: Atomic Environment Type)の電子論解析を行う、二元系におけるAETの全面的な情報を取得する。申請した際に、平H29年度は、二元系の基底状態の計算原子配置パターン(AET)マップの計算とAETの物理意義の解明を中心として行い、 H30年度以後、AETの圧力、温度依存性の計算に展開するとの計画があったが、実際に計算を始まると、研究を最も効率的に進めるため、H29年度には化合物に一番頻に出現する4-6種類のAETを絞って基底状態と温度、圧力変化のAETマップを同時に解析して、H30年度以後はCN24まで展開するようにスケジュールを変更した。H29年度の主な結果か以下になる。(1) 二元系化合物に一番頻に出現する4種類のAETとそれぞれのAETタイプを有する代表的な1-2種類の結晶構造を選定した:CN4(SZn);CN6(NaCl );CN12( L10, L12);CN14(CsCl, NaTi )。(2) 選定された6種類の構造において、元素周期表に元素番号34までの1A, 2A, 3B, 4B, 5B 6B 及び3A-2B遷移金属元素を対象にすべての組み合わせに対して、基底状態の電子構造計算、圧力をかける状態の電子構造計算、及びフォノン振動の計算を同時に行った。(3)計算結果である基底状態、平衡状態体積を5%,10%圧縮した状態、温度1000K, 2000K時のエネルギーの解析を行い、AETと従来の結晶構造タイプのエネルギーの規則性が観察された。これらのデータが次のステップとなるAETタイプの物理的意味を解明する基礎データとなった。

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

本研究は概ね順調に進行している。「研究実績の概要」に述べたように、研究計画を変更して、第一年目に基底状態の電子構造と有限温度でのフォノン振動を同時に計算するように研究計画の変更があった。研究代表者は基底状態の計算を、フォノン計算に高い技術を持つ研究員を5ヶ月間雇用して有限温度の計算を行ったことで本研究にとって順調に進行する条件が備えた。研究員の雇用は予定より短くなったため、申請した研究費の未使用額が生じた。

今後の研究の推進方策

H30年度には、(1)H29年度の計算結果の解析、理論計算結果と既存データの比較、検証、及びいままでデータがなかった二元系におけるAETの圧力、温度依存性データの抽出、整理;(2)AETタイプはCN24まで、元素の種類は元素番号52までの展開;(3) AETの物理的意義の解明との3つの計画で研究を進む。

次年度使用額が生じた理由

研究員の雇用は予定より短くなったため、申請した研究費の未使用額が生じた。
次年度には、研究員の雇用、研究発表するための旅費に使用する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Optical properties of dense lithium in electride phases by first-principles calculations2018

    • 著者名/発表者名
      Zheng Yu, Hua Y. Geng, Y. Sun and Ying Chen
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: 3869 (14pp)

    • DOI

      DOI:10.1038/s41598-018-22168-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ab-Initio Calculations for Solvus Temperatures of Pd-Rich PdRu Alloys: Real-Space Cluster Expansion and Cluster Variation Method2018

    • 著者名/発表者名
      Chang Liu, Mitsuhiro Asato, Nobuhisa Fujima, Toshiharu Hoshino, Ying Chen and Tetsuo Mohri
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 59 ページ: 338-347

    • DOI

      doi:10.2320/matertrans.M2017292

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanical properties of Fe-rich Si alloy from Hamiltonian2017

    • 著者名/発表者名
      T. Mohri, Y. Chen, M. Kohyama, S. Ogata, A. Saengdeejing, S.K. Bhattacharya, M. Wakeda, S. Shinzato, H. Kimizuka
    • 雑誌名

      npj Computational Materials-Nature

      巻: 3 ページ: 10, 14 pages

    • DOI

      doi:10.1038/s41524-017-0012-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanical properties of Fe rich Fe-Si alloys: ab initio local bulk-modulus viewpoint2017

    • 著者名/発表者名
      S. Bhattacharya, M. Kohyama1, S. Tanaka1, Y. Shiihara, A. Saengdeejing, Ying Chen and T. Mohri
    • 雑誌名

      Mater. Res. Express

      巻: 4 ページ: 116518, 15 p

    • DOI

      doi:10.1088/2053-1591/aa97a4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] B2-disorder phase boundary calculations in Fe rich region of Fe-Si binary system with tetrahedron approximation of CVM2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kiyokanea, Ying Chen, T. Yamashita Masayasu Nagoshi, Takaaki Iguchi and T. Mohri
    • 雑誌名

      CALPHAD

      巻: 56 ページ: 207-214

    • DOI

      doi:10.1016/j.calphad.2017.01.003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] First-principles calculation of self-diffusion of oxygen in zirconia (Invited)2018

    • 著者名/発表者名
      Ying Chen, H. Luo and T. Mohri
    • 学会等名
      TMS2018 (Phoenix, USA, March 12-15, 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stability and Effects of Substitutional Elements in NdFe12-based Compounds (Invited)2018

    • 著者名/発表者名
      Ying Chen and A. Saengdeejing
    • 学会等名
      TMS2018 (Phoenix, USA, March 12-15, 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Integrated study of mechanical properties and analysis of free energy calculation of Si-steel (keynote)2017

    • 著者名/発表者名
      Ying Chen, A. Saengdeejing and T. Mohri
    • 学会等名
      Steelsim2017 (Qingdao, Chnia, Aug. 16-18, 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First-principles Modeling of Several Functional Oxides (Invited)2017

    • 著者名/発表者名
      Ying Chen, A. Saengdeejing, T. Mohri and S. Iwata
    • 学会等名
      TOEO 10 (Waseda, Tokyo, July 3-5, 2017)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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