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2014 年度 実績報告書

高精度結晶構造探査アルゴリズムの開発と固体水素室温超伝導相探索への適用

研究課題

研究課題/領域番号 25800218
研究機関大阪大学

研究代表者

石河 孝洋  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40423082)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード遺伝的アルゴリズム / ポテンシャルエネルギー面トレッキング / 結晶構造探索 / 固体水素 / 超伝導 / 零点振動エネルギー
研究実績の概要

[最終年度に実施した研究の成果]
考案した結晶構造探索手法のポテンシャルエネルギー面トレッキングをテラパスカル領域の炭素に適用させて、歪んだ単純六方構造、歪んだ単純立方構造、β-スズ構造を新たに予測した。この結果はComputational Materials Science誌で発表した。また前年度に遺伝的アルゴリズムを固体水素に適用して得られた斜方晶構造について超伝導性を調べたところ、超伝導転移温度が最大350 Kを示すことを理論的に予測した。この成果については、Physical Review B誌で発表を行った。

[研究機関全体を通じて実施した研究の成果]
本研究課題の目的は、①「高精度結晶構造探査アルゴリズムの開発」と②「固体水素室温超伝導相探索」のふたつに大別できる。①については、固体水素やイットリウムの結晶構造を開発した遺伝的アルゴリズムコードによってうまく探索できた点、ポテンシャルエネルギー面トレッキングを独自に考案・コーディングし、炭素の結晶構造探索に適用できた点を踏まえると十分な成果を挙げることができたと考えている。②については、遺伝的アルゴリズムによって先行研究とは異なる新たな金属相(斜方晶構造)を予測できた点、実際にその結晶構造を使って最大350 Kの超伝導転移温度が得られた点を考慮すると研究課題を十分遂行できたといえる。「高圧相の特定」や「高圧縮固体水素の物性」は高圧物質科学の重要な研究テーマとなっており、本研究課題を遂行することで得られた成果は高圧科学の今後の発展に大きく貢献できると期待される。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Superconductivity of compressed solid argon from first principles2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, M. Asano, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 91 ページ: 064512-1-6

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.064512

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Review on distorted face-centered cubic phase in yttrium via genetic algorithm2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, T. Oda, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 雑誌名

      High Press. Res.

      巻: 35 ページ: 37-41

    • DOI

      10.1080/08957959.2014.983501

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase with pressure-induced shuttlewise deformation in dense solid atomic hydrogen2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, H. Nagara, T. Oda, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 90 ページ: 104102-1-6

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.90.104102

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Potential energy surface trekking: Application to carbon at terapascal pressures2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Comput. Mater. Sci.

      巻: 92 ページ: 36-40

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2014.05.024

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 第一原理計算から見た高圧力下における元素の挙動2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 雑誌名

      高圧力学会誌「高圧力の科学と技術」

      巻: 24 ページ: 145-154

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.4131/jshpreview.24.145

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Band structure and pressure induced metallic transition in iodine--GW calculation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nagara, T. Ishikawa, and T. Kotani
    • 雑誌名

      High Press. Res.

      巻: 34 ページ: 215-221

    • DOI

      10.1080/08957959.2013.867040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure searching by free energy surface trekking: application to carbon at 1 TPa2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 500 ページ: 162003-1-6

    • DOI

      10.1088/1742-6596/500/16/162003

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] テラパスカル領域における炭素の結晶構造探索-ポテンシャルエネルギー面トレッキングの適用-2015

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 結晶構造予測に基づく圧力誘起超伝導物質の理論的探索2015

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      未来研究イニシアティブ「計算機ナノマテリアルデザイン新元素戦略」討論会
    • 発表場所
      国際高等研究所
    • 年月日
      2015-03-13 – 2015-03-14
    • 招待講演
  • [学会発表] ポテンシャルエネルギー面トレッキングによる構造探索――テラパスカル領域における炭素への適用――2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [学会発表] 固体水素金属相の構造および超伝導性に関する第一原理的研究2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、長柄一誠、小田竜樹、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [学会発表] 高圧縮水素のバンド構造と金属転移---GW近似計算2014

    • 著者名/発表者名
      長柄一誠、石河孝洋、小谷岳生
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [学会発表] デラフォサイト型CuAlO2におけるバンドギャップの圧力依存性と電子状態2014

    • 著者名/発表者名
      中西章尊、石河孝洋、吉田博、清水克哉
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [学会発表] ベリリウムにおける結晶構造と超伝導の圧力依存性2014

    • 著者名/発表者名
      山内卓弥、中本有紀、石河孝洋、清水克哉、大石泰生
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [学会発表] 高圧下における臭素の構造相転移II2014

    • 著者名/発表者名
      林由馬、中本有紀、石河孝洋、清水克哉、藤久裕司、大石泰生
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [学会発表] 銅および銅水素化物の圧力誘起積層順序変化に関する第一原理的研究2014

    • 著者名/発表者名
      木村優介、石河孝洋、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [学会発表] 固体アルゴンにおける圧力誘起逐次構造相転移と超伝導の第一原理的研究2014

    • 著者名/発表者名
      浅野正行、石河孝洋、河原勇史、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [学会発表] Probing carbon under ultra-high pressure with sound velocity measurements2014

    • 著者名/発表者名
      K. Shigemori, K. Shimizu, Y. Asakura, T. Ishikawa, T.Sakaiya, T. Kondo, H. Sumiya, T. Irifune, T. Kadono, Y. Hironaka, H. Azechi
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      Niigata
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
  • [学会発表] 第一原理計算による高圧縮固体水素室温超伝導相の探索2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、長柄一誠、小田竜樹、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第12回水素量子アトミクス研究会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所
    • 年月日
      2014-10-23 – 2014-10-24
  • [学会発表] Review on distorted face-centered cubic phase in yttrium via genetic algorithm2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, T. Oda, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 学会等名
      52nd EHPRG International Conference
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-12
  • [学会発表] Band structures and band gaps of dense hydrogen ---GW calculation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nagara, T. Ishikawa, and T. Kotani
    • 学会等名
      52nd EHPRG International Conference
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-12

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公開日: 2016-06-01  

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