2016 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
16K18226
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
上島 伸文 東北大学, 工学研究科, 助教 (10733131)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | Phase-Field法 / 分子動力学法 / 核生成 / 熱的搖動 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は固液界面エネルギーのサイズ依存性に関して分子動力学法を用いて調査を行った。核生成が起こる際には界面エネルギーが重要である為、核生成を調べる上ではまずはそのサイズ依存性について明らかにしておく必要があった。その結果、Feの固液界面の場合、固相核の大きさが10 nm程度以下となった場合に、平滑な界面と比較して界面エネルギーが低下することが明らかとなった。低下の傾向は気液界面について調査したTolmanの式を用いておおよそ説明することが可能であった。これらの結果から、Phase-Field法を用いて核生成を考える場合には、核が小さい場合に界面エネルギーが低下する機構を入れる必要があることが示唆された。
これと並行して、分子動力学法を用いた揺動の定量化を試みた。結果としては、Fe液相について分子動力学計算中に現実的な計算時間で自然に核生成が起こるほど過冷却させた場合には、液相状態が凍結されず、準安定状態と考えられる正二十面体の短距離規則性が冷却後即座に現れることが明らかとなった。現在この現象の発現条件などを含めて核生成機構について検討を行っている段階である。
Phase-Fieldモデルへの揺動の導入については、まずはWangらが提案した方法で揺動を導入し、古典的核生成理論に基づく核生成頻度を自然に表現できることを確認している。ただし、空間スケール・時間スケール依存性については恣意性があり、上述した分子動力学計算を用いて検討中である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
懸念事項であった界面エネルギーのサイズ依存性は明らかとなったものの、搖動をモデル化するにあたって、準安定状態が観測されたため、この状態を含めた揺動の表現を考える必要が出てきた。その為に揺動のモデル化に遅れが出ている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
進捗状況にて課題として挙げた準安定状態を考慮した核生成については、本研究費を用いて出張を行った2016年米国MRS fall meetingにおける講演で詳細に取り上げられており、その手法を参考とすることで準安定状態を考慮した核生成のモデル化を進めることができると考えられる。また、搖動の空間/時間スケールの整合性についても、文献調査によって市坪による2011年の論文に詳細に記述があり、この手法を参考とすることで研究を推進可能であると考えている。
|
Research Products
(1 results)
