2021 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理計算からの気液固複合相ヘテロ界面の実在系非平衡シミュレーション
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19K22044
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
多田 朋史 九州大学, エネルギー研究教育機構, 教授 (40376512)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
洗平 昌晃 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (20537427)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 動的モンテカルロ / 網羅的素過程探索 / ヘテロ界面 / 非平衡シミュレーション / マルチカノニカル / ニューラルネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
第一原理電子状態計算の進歩によりバルク材料物性の高精度予測が可能となったが、デバイスとしての性能を議論する際に重要であるバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）に関しては計算技術の飛躍的進展が必要とされている 。これは、原子、分子、イオンが各相に流れ込むことによる不定比組成状態がヘテロ界面に出現することに加え、各素過程に依存した反応・拡散速度の違いによる非平衡性のため 、ヘテロ界面の実態を微視的に決定することが極めて困難なためである。既存の第一原理分子動力学計算では到達不可能な時空間スケールの現象である。よって、ヘテロ界面の正確な微視的モデリングからデバイス設計への道筋を確立するためには、第一原理電子状態計算を利用した網羅的素過程探索と、気液固複合相の非平衡状態を記述できる長時間ダイナミクス手法との融合が必須である。本研究は、代表者開発の大規模開放系動的モンテカルロ法と分担者開発のマルチカノニカル法を発展的に融合することで気液固複合相ヘテロ界面の実在系非平衡シミュレーションを実現し、新しい計算技術の潮流を生み出すことを目的とした研究である。上記の目標を達成すべく、令和三年度は代表者による動的モンテカルロ法と液体状態を記述するための動力学手法を融合したハイブリッド手法により金属リン酸複合系のプロトン伝導計算を実行し、実験との比較において良好な結果を得るとともに、高プロトン伝導体の設計指針導出を行った。分担者による第一原理計算を用いた網羅的素過程探索と代表者の動的モンテカルロ法との融合による正確なメソスケールダイナミクス手法は完成に至り、今後、気液固複合系におけるヘテロ界面のダイナミクスデータの蓄積を行える計算基盤の構築を達成した。
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Research Products
(5 results)
