分子軌道法を基にした分子動力学法の非晶質酸化物への適用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650734
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井上 博之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10193608)
• Keywords: 分子動力学法 / ガラス構造 / 分子軌道法 / 3体ポテンシャル / SiO2ガラス / 原子間振動スペクトル / クラスタ計算

Research Abstract

本研究は、電子状態をある程度考慮した分子動力学法を作成し、非晶質酸化物への適用性を評価することを目的としている。昨年度は、非経験的分子軌道法であるGAMESSを用いて、SiO_4、PO_4、BO_3、BO_4を基本構造単位とするクラスタを作成し、個々の結合距離や結合角を変化させたエネルギー計算から、個々のSi-O, P-O, B-Oの原子対ポテンシャルを2体ポテンシャルで近似し、得られた原子間ポテンシャルを用いて、単成分の非晶質の構造モデルを作成し、これまでの構造解析による知見と比較することにより、用いたポテンシャルの評価を行った。本年度は、(1)昨年度に引き続いて、2体ポテンシャルを用いた単成分の非晶質の構造モデルの作成を行った。実際に容易に非晶質が得られるB_2O_3,SiO_2,P_2O_5を起点として、非晶質の構造モデルの中で、陽イオンと酸素イオンとの結合距離と出現する原子配列との関係の整理を行った。原子間ポテンシャルにイオン近似を用いた場合でも非晶質状態では、陽イオンの酸素配位数は酸化物では、3から5配位が安定に存在する。これよりも配位数の大きな陽イオンでは、イオンの充填率が大きく変化し、構造の安定性に変化があることがわかった。(2)クラスタを対象として前述のGAMESSを用いた結果と対比することにより、原子軌道を基にした強結合近似を用いたパラメータとその軌道間の距離依存性を評価した。ここで得たパラメータを用いて、非晶質の構造モデルへの結合の方向性の導入を試み、球対称のイオン近似のポテンシャルを用いた場合との違いを検討した。

Research Products

• [Publications] H.Inoue, K.Soga, A.Makishima: "Simulation of optical properties of Er : ZBLAN glass"Journal of Non-Crystalline Solids. 298(2-3). 270-286 (2002)
• [Publications] H.Inoue, K.Soga, A.Makishima: "Simulation of the optical properties of Tm : ZBLAN glass"Journal of Non-Crystalline Solids. 306(1). 17-29 (2002)
• [Publications] T.KONISHI, K.SOGA, H.INOUE, A.MAKISHIMA, S.INOUE, S.NAKANO: "Synthesis and Properties of Glassy Microcavities for Morphology-Dependent Resonances through Liquid Phase Separation"Journal of American Ceramic Society. 85[5]. 1151-56 (2002)
• [Publications] K.SOGA, J.KAGA, H.INOUE, A.MAKISHIMA: "Oprical properties of new low-phonon SnF_2-PbF_2-ZnF_2 glasses"Journal of Non-Crystalline Solids. 315. 1-6 (2003)