| 研究実績の概要 |
本研究課題では安定な構造を探索する計算手法の開発について検討を行っている。ここでは結晶構造の情報のみから生成エネルギーの算出が可能な第一原理計算を使い、さらには進化的アルゴリズムを用いて結晶構造パラメーターについて最適な組合せを選ぶ手法の有効性について調査した。
Li3PS4には３種類の結晶構造が存在し、高温相からそれぞれα, β, γ-typeと呼ばれている。これらの結晶構造はPS4四面体の向きで大まかには区別される。Li3PS4はγ-type が最安定であることが実験的にわかっており、前年度までに本手法で確かにそのことが再現されることを明らかにした。Li4SiS4、Li4SnS4はそれぞれα-typeとβ-typeのSiS4, SnS4四面体構造が安定であることが知られている。Li:Si:S, Li:Sn:S =4:1:4の組成比で安定構造探索を行った結果、前者ではα-type, 後者ではβ-typeに酷似している結晶構造が得られた．本手法による安定構造探索の有効性を示していると思われる。
またLi3PS4は、本研究グループで行った第一原理計算の結果、高圧下で準安定相であるβ-Li3PS4が安定になる可能性が示された。そこで高圧を用いた構造制御が可能であるか検討した。高圧合成の結果、P = 23 GPaの高圧合成では、第一原理計算で出現が予測されたβ-Li3PS4は存在が確認されたものの、ピーク強度は弱いものであった。一方で、メインピークは一致する既存相がみつからず、新規化合物の存在が示唆された。そこで新規化合物について詳しく調査するため、進化的アルゴリズムを用いた安定構造探索を行った結果、高圧安定相の一つとして得られた結晶相δ-Li3PS4とメインピークがよい一致を示すことが分かった。高圧合成により、新規化合物であるδ-Li3PS4が得られた可能性があると考えている。
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