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界面の密着特性を正確に評価するためには、ミクロな微小欠陥の挙動を3次元的に取り扱え、かつ、異材ナノ界面のマクロな特性との相関を推定できるようなマルチスケール的視点に立った計算手法の確立が必要である。そのためには、長距離応力場をもつ微小欠陥の挙動を再現でき、かつナノデバイススケールを取り扱えるシミュレーション技法を構築しなければならない。そこで初年度は、原子系と連続体系とを空間的にカップリングさせたメインシミュレーターの開発に着手した。従来のような、系全体を完全に原子系で解くモデルは、未だ計算機負荷が高く実スケールには遠く及ばない。本モデルでは、欠陥(界面・転位・き裂等)周辺は原子系で解き、基板のバルク領域は連続体近似を遂行することで、計算自由度の飛躍的削減を実現する。現在、基礎的コードは出来、高速有限要素法解析ソルバーの搭載まで完成した。さらに、ランジュバン型の運動方程式を分子動力学と有限要素法の界面部分に取り込むことで、従来の静的な解析から動的な有限温度解析への拡張に成功した。また、連成コード全体に対して、MPIを用いた並列化を行い、大規模計算の実行を可能とした。シミュレーターには異種金属界面ポテンシャルの取り込みも実現した。これらの開発コードを用いて、金属表面への弾性球衝突シミュレーションならびに異種界面からの転位生成シミュレーションを実施し、結果、上記のシミュレーターで達成した高速化・ダイナミクス化・大規模化の妥当性を明らかにした。
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