2014 Fiscal Year Annual Research Report
ジルコニウム系非晶質合金の局所構造の解明と電子・水素輸送物性の応用
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24560802
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
藤間 信久 静岡大学, 工学研究科, 教授 (30219042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星野 敏春 静岡大学, 工学研究科, 教授 (70157014)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ジルコニウム系アモルファス合金 / 水素吸蔵 / 第一原理計算 / 局所構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子ドットの存在に起因すると思われるクーロン振動等，特異な電荷輸送現象が発現する水素添加Ni-Zr-Nbアモルファス合金の局所構造，水素原子の吸蔵サイトおよび合金内での移動について，第一原理分子動力学計算を用いて，下記の3点について明らかにした。
(1) 正20面体クラスターを基本単位とするNi-Zr-Nbアモルファス合金局所構造内における，水素原子吸着サイトについて，第一原理計算を用いたエネルギー的な探索を行った。その結果，正20面体クラスター内の4面体サイトよりもクラスター間または空孔領域に存在する8面体サイトの方が，水素原子にとってエネルギー的に有利なサイトであることを明らかにした。
(2) 正20面体クラスターの4面体の中でも特にエネルギー的に高いサイトに水素原子をおき，母体合金全体の構造最適化を行った結果，4面体が8面体へと構造の変化を起こし，合金局所構造の基本単位となる正20面体クラスター全体も面心立方的なクラスターへ変化することを明らかにした。これは，X線吸収微細構造(XAFS)等の実験で観測される水素添加前後における合金の構造変化に対応するものと思われる。
(3) エネルギー的に有利な8面体サイトから別の8面体サイト間における水素原子の最適移動経路をNudged Elastic Band法用いて求めた。その結果，水素原子は，エネルギー的におおむね平坦な領域とそこから2eV程度高いバリアの領域を移動することを明らかにした。このバリアの存在が水素原子(プロトン)にとっての量子ドットとなりうると思われる。
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