遺伝的アルゴリズムを用いたフォノン状態密度解析手法の確立と実在物質への適用

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本研究の目的は，遺伝的アルゴリズムを利用して，比熱から，フォノンの周波数分布(g(ω)，ωは振動数)を求める方法を開発し，さらにそれを比熱の解析方法に応用する方法を確立することにある。現在までに，不確かさ内で比熱を再現するg(ω)を得る手法は開発済みである。しかし，それが物理的に有意な解であるかの保証はない。ナフタレンは中性子実験，分光実験，計算化学など複数の手法からg(ω)が報告されており，提案する手法で比熱から導出されたg(ω)が真のg(ω)であるかを見極めるためのよいモデル物質となりうる。ただし，極低温領域の比熱は報告されていなかったため，ナフタレンの比熱を２Ｋまで測定した。十分な精度での測定に成功し，デバイ温度の決定までをおこなった。比熱には，すべての分子振動の影響が含まれている。解析に用いた比熱の温度領域に比べ相応に高いエネルギー領域にある高振動数の分子振動の分布の詳細は，比熱には平均的な物としての寄与としてしかなく，量子化学計算の結果を用いて近似すれば十分と考えていたが，その近似では不十分な場合があることを前年度に見出している。このような現象は，分子内振動自由度が少ない比較的小さな分子でより顕著であった。つまり，比熱測定を行ったエネルギースケールから相当離れたエネルギーのg(ω)をも比熱から導出可能である。6原子からなるジ亜リン酸の210 K以下の比熱には，エネルギースケールが約４倍のω＝800 K近くまでのg(ω)の情報が有意に含まれていることが分かった。