2010 Fiscal Year Annual Research Report
プロトン・ミューオンで探る新物性と量子ダイナミクス
| Project Area | Materials Design through Computics: Complex Correlation and Non-equilibrium Dynamics |
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| Project/Area Number |
22104008
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中西 寛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40237326)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下司 雅章 大阪大学, ナノサイエンスデザイン教育センター, 特任講師 (70397660)
後藤 英和 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80170463)
WILDE Markus 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (10301136)
DINO Wilson 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60379146)
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| Keywords | 物性理論 / 物性実験 / 量子シミュレーション / 計算化学 / 水素 / ミューオン(ミュオン) / 表面 / 量子効果 |
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| Research Abstract |
物質環境におけるプロトン・ミューオン(μ^+)等の量子運動をシミュレートする第一原理量子ダイナミクス法を開発し、Pd(111)表面でのμ^+、H、Dの状態を調査した。その結果、μ^+はH、Dに比べ全く異なる量子様態を示すことがわかった。固体表面上のμ^+量子シミュレーションの第一歩である。さらに電子系の多体効果を精度良く取り入れるため、多電子状態の高精度・高効率計算手法の開発を行った。多電子状態をスレーター行列式の線形結合で表し、変分原理に基づいて1電子波動関数の更新を繰り返す方法を提案し、コード開発を行った結果、炭素原子で、full CI法の2千分の1のSlater行列式で、誤差0.003%の基底エネルギーが得られた。水素の関わる新物性の探査として、高圧下における水素化物MH_4(M=C,Ge,Sn)の金属相転移の調査を始めた。新物質の構造安定性を計算した結果、化合物中のHは、有効的に高圧と同等の状態にあり、実験可能な圧力範囲で興味深い物性が現れる可能性があることが分かった。また、シミュレーションと連携するため、LEED、NRA、および水素同位体で弁別したTDSを連携させた実験手法を開発し、Pd(110)面でのH吸収過程の調査を行った。その結果、表面吸着とサブ表面吸収状態、さらに後者は、表面近傍でのハイドライド状態とバルク固溶状態に弁別できた。また表面からサブ表面への活性化障壁は、異常に低いことが見出され、H-D交換がハイドライド状態で起こらず固溶状態でのみで起こることから気相から直接バルク固溶状態への経路があることが示唆された。また、不飽和炭化水素の水素付加表面反応には、同じくこの固溶状態が関係していることが分かった。これらは、プロトンの表面での状態とその各状態の反応活性に知見に関するもので、シミュレーションと共同して、新物性の探査に寄与する。
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[Presentation] 燃料電池の課題と展望2011
Author(s)
笠井秀明, Wilson Agerico Dino
Organizer
2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会,シンポジウム「エネルギー・環境研究会企画「新エネルギーとそのネットワーク化スマートグリッドにおける応用物理の果たすべき役割と新しい可能性」
Place of Presentation
神奈川工科大学(神奈川)(招待講演)
Year and Date
20110324-20110327
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