経路積分セントロイド分子動力学計算による固体・液体水素の量子ダイナミクスの研究

利用路径积分质心分子动力学计算研究固液氢的量子动力学

• 批准号: 09740433
• 负责人: 衣川 健一
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Nara Women's University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740433/
• 关键词: 経路積分; セントロイドMD; パラ水素; 固体水素; 液体水素; 量子ダイナミクス; 経路積分セントロイド; 分子動力学シミュレーション

固体水素系に対して適用される、径路積分セントロイド分子動力学(CMD)シミュレーションの運動方程式(定温定圧規準振動CMD法)、数値積分アルゴリズム、およびCMDシミュレーションのためのプログラムを開発した。この方法・ソフトウェアを用い、結晶のパラ水素に対する、定温定圧のCMDシミュレーションを行った。粒子数216個のhCP格子に村する計算で、Nose-Hoover chain型の定温法とAndersenの定圧法を組み合わせている。このシミュレーションによって相当時間にわたるセントロイドのトラジェクトリーを得、そのデータをもとに、セントロイドの速度自己相関関数のパワースペクトル(フォノン状態密度)の解析を行った。計算された振動スペクトルは実験のフォノン状態密度によく一致した。核の量は子化により零点振動によってセントロイドの感じる有効ポテンシャルが浅くソフト化することがわかった。量子化した系が古典系よりも融解しやすい理由はこの有効ポテンシャルの変化であることもわかった。また、量子化によってスペクトルが著しくレッド・シフトし、有効ポテンシャルのソフト化に対応していることがわかった。さらに、時空相関関数の一種である、実時間・逆空間に対する中間散乱関数(コヒーレント、インコヒーレント成分とも)を計算し、そのフーリエ変換から動的構造因子を各散乱ベクトルの方向に対して求めた。その結果、実験的なフォノンの分散関係に見られるような振動数の分散が観測された。

Solid water element is に し seaborne て applicable さ れ る, the path integral セ ン ト ロ イ ド molecular dynamics (CMD) シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の movement equation set (steady 圧 gauged vibration CMD method), the numerical integral ア ル ゴ リ ズ ム, お よ び CMD シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の た め の プ ロ グ ラ ム を open 発 し た. こ の way · ソ フ ト ウ ェ ア を い, crystallization の パ ラ water element に す seaborne る, steady 圧 の CMD シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. The particle number is 216 <s:1> hCP lattice に village する calculation で, Nose-Hoover chain type <s:1> constant temperature method とAndersen <s:1> constant pressure method を group み combined わせて る る る る. こ の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て quite time に わ た る セ ン ト ロ イ ド の ト ラ ジ ェ ク ト リ ー を, そ の デ ー タ を も と に, セ ン ト ロ イ ド の speed their phase masato masato number の パ ワ ー ス ペ ク ト ル (フ ォ ノ ン state density) line analytical を の っ た. Calculate the された vibration スペ スペ ト ト ト ト スペ スペ experiment フォノ フォノ state density によく consistency た た. Amount of nuclear の は digital に よ り zero vibration に よ っ て セ ン ト ロ イ ド の feeling じ る have sharper ポ テ ン シ ャ ル が shallow く ソ フ ト change す る こ と が わ か っ た. Quantization し た series が classical よ り も melting し や す い reason は こ の is sharper ポ テ ン シ ャ ル の variations change で あ る こ と も わ か っ た. ま た, quantization に よ っ て ス ペ ク ト ル が the し く レ ッ ド · シ フ ト し, unseen ポ テ ン シ ャ ル の ソ フ ト change に 応 seaborne し て い る こ と が わ か っ た. さ ら に, space-time masato masato number の a で あ る, be time, inverse space に す seaborne る scattered among masato number (コ ヒ ー レ ン ト, イ ン コ ヒ ー レ ン ト composition と も) を し calculation, そ の フ ー リ エ variations in か ら moving tectonic factor を each scattered ベ ク ト ル の direction に し seaborne て o め た. The results of そ そ and the experimental なフォノ and <e:1> dispersion relationships に can be found in the られるような vibrational number <s:1> dispersion が観 measurement された.

项目成果

Kenichi Kinugawa: "Path integral centroid molecular dynamics study of the dynamic structure factors of liquid para-hydrogen" Chemical Physics Letters. 292(4-6). 454-460 (1998)

鬼怒川健一：“液体仲氢动态结构因素的路径积分质心分子动力学研究”化学物理快报。

衣川 健一: "径路積分セントロイド分子動力学法について〜新しい量子多体系実時間シミュレーションの方法論と応用" 物性研究. 68(4). 455-475 (1997)

Kenichi Kinukawa：“论路径积分质心分子动力学方法——量子多体实时模拟的新方法和应用”Condensed Matter Research 68(4) (1997)。

K.Kinugawa,P.B.Moore,M.L.Klein: "Centroid pata integral molecular-dynamics studies of a para-hydrogen slab containing a lithicem impurity" Journal of Chemical Physics. 109(2). 610-617 (1998)

K.Kinukawa、P.B.Moore、M.L.Klein：“含有锂离子杂质的仲氢板的质心帕塔积分分子动力学研究”化学物理学杂志。