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蛍石型酸化物における低温構造の探索

寻找萤石型氧化物的低温结构

基本信息

批准号：
21K04648
负责人：
小川貴史
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Japan Fine Ceramics Center
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

A2B2O7 (A = 希土類元素、B = Ti,Zr,Hf,Sn)等の欠陥蛍石型派生構造系における低温秩序構造の探索を実施し、得られる結晶相の熱的安定性や材料物性の解析を進めるため、関連する基礎手法の構築と適用検討を進めた。構造探索の手法としては、第一原理計算及びニューラルネットワークポテンシャル(NNP)とレプリカ交換モンテカルロ法(RXMC)を連携した構造配置探索のスキーム(abicsコード)を用いる。冷却速度を遅くした場合に秩序構造が出現することが実験的に確認されているYb-Ti-O系を対象とし、RXMCを用いた構造探索手法の計算環境の整備と適用検討を進め、計算条件を決定した。また、複数の蛍石型派生構造の間の安定性変化の計算可能性を調べるため、Dy2Zr2O7において高圧下で現れる構造の熱力学的安定性（構造相転移）の計算を実施した。具体的にはパイロクロア構造、cotunnite構造、ランダムなカチオン配置を有する欠陥蛍石型構造等の候補構造のエネルギーの圧力依存性から、これらの派生構造の間の熱力学的安定性の関係を明らかにした。構造探索より得られた蛍石型派生構造の材料物性解析のため、第一原理計算を学習データとして機械学習ポテンシャルを作成し、得られたポテンシャルを用いて酸化物イオン伝導の分子動力学シミュレーションを試みた。２種類のカチオンが固溶した蛍石型構造において、平均2乗変位及び拡散係数を求め、ボロノイマッピングに基づく欠陥挙動の解析を行った。また、同系における点欠陥形成エネルギーの計算と熱平衡点欠陥濃度解析を行った結果、カチオン固溶により点欠陥濃度が増加する実験的な傾向を再現することが示された。

A2B2O7 (A = rare earth elements, B = Ti, Zr, Hf, Sn) and other low-temperature order structures of the derived tectonic system of vermiculite type are explored. The thermal stability of the crystal phase, the analysis of material physical properties, and the construction and application of basic techniques related to it. Structural exploration techniques, first-principle calculations, and NNP technologyカExchange モンテカルロ法(RXMC)を合合したstructural configuration explorationのスキーム(abicsコード)を用いる. The cooling rate is the same as the situation and the order structure appears. The confirmation of the order structure is the appearance of the cooling rate. The Yb-Ti-O system is confirmed. The image and RXMC are used to construct and explore the method, the calculation environment is prepared, the calculation conditions are determined, and the calculation conditions are applied. Dy2Zr Calculation of the thermodynamic stability (tectonic phase shift) of the structure of 2O7 under high pressure is carried out. Specifically, the にはパイロクロア structure, the cotunnite structure, the ランダムなカチオン configuration, the する无陥蛍-type structure, etc.のエネルギーの's pressure dependence から, これらのderived structure の间の's thermodynamic stability relationship を明らかにした. Structural Exploration, Derived Structure, Material Properties Analysis, First Principles Calculation, Learning, Mechanical Learning, etc. The ンシャルを is made of られたポテンシャルを and the いて acid compound イオン伝 is guided by the molecular dynamics シミュレーションを test みた. 2 types of solid solution solid solution wormwood type structure において, average 2 times the size and び拡The coefficient of scatter is calculated, and the analysis of the scatter coefficient is done. Calculation of また, homologous における point defect formation エネルギーの calculation and thermal equilibrium point defect concentration analysis を行った results , カチオン solid solution により point lack of concentration が increase する実験な tendency を reproduce することがされた.