公募研究
本研究では、地球外核を構成する液体鉄合金の輸送特性に対する軽元素含有の影響を明らかにする目的で、第一原理分子動力学法に基づく計算機シミュレーションを行った。前年度は１種類の軽元素（水素、炭素、酸素、ケイ素、硫黄）を含む鉄―軽元素混合系について計算を行い、その輸送特性を調べた。本年度はそれらの構造をより詳しく解析するとともに、２種類の軽元素が含まれた場合の計算を行った。主要な研究成果は以下の通りである。1）鉄―軽元素混合系に関して、組成依存性（軽元素含有量）を詳しく調べ、高圧下における鉄―軽元素混合系の軽元素間の相互作用を明らかにした。水素－水素間にはほとんど相互作用は存在しないが、酸素－酸素、ケイ素－ケイ素間に関しては、動径分布関数のピーク位置が鉄―鉄と同じ位置にあるため、鉄―鉄と同じような相互作用が存在していると予測される。炭素―炭素間に関しては、高圧下の鉄合金の中でも共有結合のような強い相互作用が存在している。硫黄ー硫黄に関しては、明確な濃度依存性が存在しており、硫黄の濃度が低いときは、硫黄同士があまり近くに存在しないが、硫黄濃度が大きくなるにしたがって、硫黄同士が近く（酸素―酸素間、ケイ素ーケイ素間と同程度）に存在するようになる。2）鉄にケイ素と酸素、水素と酸素という２種類の軽元素が含まれる３元系液体に対し、第一原理分子動力学シミュレーションを行い、構造的性質を調べた。原子配置の時間発展から鉄ーケイ素―酸素混合液体は高圧下において、鉄ーケイ素―酸素領域と鉄ーケイ素領域に分離する傾向が見えた。鉄ー水素―酸素混合液体に関しては、ケイ素が含まれる系ほど、そのような傾向は見られなかった。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)
physica status solidi (b)
巻: - ページ: 2000098～2000098
https://doi.org/10.1002/pssb.202000098
ACS Nano
巻: 13 ページ: 10103～10112
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b03060
日本物理学会誌
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SoftwareX
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https://doi.org/10.1016/j.softx.2019.100307
