| 研究課題/領域番号 |
26610043
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
尾中 敬 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30143358)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 星間物理学 / 星間塵 / 宇宙鉱物学 |
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| 研究実績の概要 |
非晶質の珪酸塩のスペクトルは微細構造がなく、宇宙空間に存在するダスト粒子の組成等の情報の推定を行うことに困難があったが、結晶質珪酸塩が示す微細構造バンドの検出はこの状況を一変させた。微細構造バンドは珪酸塩の結晶構造、組成に敏感に依存するため、これらの物質の性質、構造の推定が可能となることが期待され、いわゆる宇宙鉱物学（astromineralogy）が提唱されるに至った。しかし、これまでのところ振動モードについての理論的な基礎付けがなされていないため、観測データの解釈は実験室データとの経験的な比較にとどまり、astromineralogyも期待されたほど大きく発展していない。個々の振動モードが特定されれば、観測データと実験室データの比較を理論的、系統的に行うことが可能となるが、近年まで少数の珪酸塩を除き、振動モードの詳細な研究は行われていない。本研究は、近年発展が著しい密度汎関数理論(Density functional theory: DFT)を用いた赤外線スペクトルの理論計算を天体で観測されている結晶質珪酸塩に適用し、それぞれの赤外線バンドに対応する振動モードの特定を行い、この宇宙鉱物学(astromineralogy)の理論的基礎を築くことを目標とする。振動モードを特定することで、不純物、温度によるバンド波長、強度の変化とダストの結晶構造との関連を定量的に評価し、DFT用いたモデルが、物質の診断学に有効であることを検証し、これまで実験室データに基く経験的手法が主流であったastromineralogyを第一原理から確立する道筋をつけることを目的としている。本年度はこの計算に必要なDFTコードCrystalを購入し、計算機に実装することを行った。特に温度と組成に敏感なforsteriteの69ミクロンバンドについて、そのモードの限定と原因について検討を進めている。
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| 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
本年度はDFTの計算ソフトであるCrystalを実装し、様々な計算を始める予定であったが、年度途中にソフトの改定があったことと、プラットフォームの選定を慎重に行ったことで、改定部分の取り込む作業が追加になり、予定よりやや作業が遅れた。しかし、新年度になり、改定ソフトの実装は順調に進めており、ほぼ遅れは取り戻している。またスピッツアー衛星による観測データを精査し、検出されているケイ酸塩バンドの詳細な検討も進めている
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| 今後の研究の推進方策 |
現在実装作業を進めている改訂版のDFTソフトを使い、forsteriteの各バンドの同定を行う。必要であれば複数のプラットフォームによる試算を行い、最適なものを検討することも計画している。この結果と観測データとの比較を行い、宇宙鉱物学(astromineralogy)の理論的基礎を築くことを目標とする。振動モードの同定によりそれぞれのバンドの温度、不純物への感度を定量的に明確化することで、今回の結果を一般化する道筋を見出すことを計画する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
DFTのソフトウェアの更新が年度途中にあり、導入に時間がかかった。このため必要な計算機の能力を確認するため、まず現有のサーバーに実装し計算を行う方針をとることとした。同時に複数のプラットフォームによる計算も並行して行い、最適なものを検討することとした。このため、サーバの導入を次年度に行うこととした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
現有計算機によるCrystalによるDFT計算を進め、forsteriteの各振動モードの特定を行う。この結果をもとに他の鉱物への応用を想定し、最適なプラットフォームを検討して、ハードディスク、メモリーなど必要な増強を行う予定である。また結果の解析に必要なソフトウェアの導入も行う。
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