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2021 年度 実施状況報告書

結晶構造における非線形ダイナミクスの新しい視点からの理解

研究課題

研究課題/領域番号 19K12003
研究機関大阪大学

研究代表者

土井 祐介  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10403172)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード非線形局在モード / 長距離相互作用 / 分子動力学
研究実績の概要

理論モデルであるPairwise Interaction Symmetric Lattice(PISL)における非線形局在モードとノーマルモードの相互作用について、平均化ラグランジアンに基づく粗視化ダイナミクスの動力学モデルを構築した。これによりPISLにおいては移動型非線形局在モードが格子の離散性から受ける影響が消失するものの、ノーマルモードが実効的な周期ポテンシャル場を形成し、その軌道に影響を生じることを理論的に確かめた。
移動形非線形局在モードの生成過程としてZone Boundary Mode(ZBM)からの変調不安定に着目し、その生成過程を明らかにするため、変分方程式を用いたZBMの線形安定性解析を行った。その結果、不安定性を示す摂動の波数の範囲を明らかにした。特にPISLの場合は、波数の範囲を解析的は表現で得ることに成功した。これにより、変調不安定によって効率的に非線形局在モードを生成する条件を明らかにすることができた。
3次元結晶モデルにおいてニュートン法を使用した移動型非線形局在モードの周期解探索について網羅的な解探索を実施した。その結果、解の収束を得るためのパラメータ条件が非常に狭く、網羅的に解の族を得るためには大量の計算コストがかかることが明らかになった。一方で、いったん得られた移動形局在モードの解は、より大きなシステムサイズの原子系においても良好な移動性を示すことが確かめられた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

原子モデルにおける移動型の被瀬非線形局在モードの周期解探索に想定以上の時間がかかっている。

今後の研究の推進方策

初期試行解、並列を含む解探索コードの見直しおよび探索する原子系の見直しを行う。これらの対応を行った上で、周期解を現状より効率的に探索する。

次年度使用額が生じた理由

研究成果発表のための学会参加の予定見直しのため未使用額が生じた。
また、次年度参加する予定の会議もオンライン開催の見込みである。そのため、未使用額と次年度分の学会参加のための旅費については、次年度新規計算機導入を計画しておりその費用に充てる計画である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Heat transport in nonlinear lattices free from the umklapp process2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Kazuyuki、Doi Yusuke、Kitamura Tomoya
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 105 ページ: 024140

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.105.024140

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Existence of odd, even, and multi-pulse discrete breathers in infinite Fermi-Pasta-Ulam lattices2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Kazuyuki、Doi Yusuke
    • 雑誌名

      Journal of Differential Equations

      巻: 298 ページ: 560~608

    • DOI

      10.1016/j.jde.2021.07.003

    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular dynamics simulation of discrete breathers in three-dimensional crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Doi
    • 学会等名
      CMD 29 online series, LCM 2021 - Localised nonlinear excitations in condensed matter. Theory and experiments
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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