経路積分セントロイド分子動力学計算による液体水素の集団的ダイナミクス現象の解明

通过路径积分质心分子动力学计算阐明液氢的集体动力学

基本信息

批准号：
12740321
负责人：
衣川健一
金额：
$ 1.41万
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740321/
关键词：
経路積分セントロイド分子動力学液体水素ダイナミクス

项目摘要

本年度は以下の成果が出た。研究代表者は液体パラ水素に対して定温・定圧のCMD計算を行ってきたが、今年度は液体オルト重水素のAndersen-Nose-Hoover-chain型の定温・定圧のCMD計算を行い、その集団励起・集団運動を調べた。速度自己相関関数の量子パワースペクトルと時空相関関数(動的構造因子)を計算し、系の集団励起モードの分散や減衰挙動を調べた。さらに非干渉性中間散乱関数を計算し、それら種々の関数の特徴が古典極限でのMDの結果、あるいは昨年度までに行ってきた液体パラ水素の結果に比べてどのように異なるかを検討した。その結果、液体オルト重水素の集団励起は液体パラ水素に比べて減衰が強く、より古典極限での状況に近いことがわかった。重水素の質量が系水素より大きいことによるこの集団励起の差異は、液体水素における同位体効果・量子効果を表している。また、本年度は液体パラ水素と液体オルト重水素に対して、CMD計算で得られたセントロイドトラジェクトリーを基に、Green-Kubo公式のセントロイド近似を仮定した上で各種の輸送係数(熱伝導率、ずり粘性係数、体積粘性係数)の計算を行った。その結果、古典極限では実験値とオーダー自体もかなり違っていたが、CMD計算では劇的に正確さが上がることがわかった。さらに、量子液体への計算科学の応用の可能性を広げる研究として、CMDのボーズ・フェルミ統計への拡張について置換の効果を記述する擬ポテンシヤルの形式について検討した。

今年，取得了以下结果：研究人员一直在计算液体偏发的恒定温度和恒定压力的CMD，但是今年他为Andersen-Nose-nose-nose-hoover-r链类型的液态矫形室类型进行了CMD，并检查了集体激发和集体运动。计算了速度自相关函数的量子功率谱和时空相关函数（动态结构因子），并研究了系统集体激发模式的方差和衰减行为。此外，计算了不一致的中间散射函数，以及这些各种功能的特征与在经典限制下的MD结果或与去年执行的液体parahydrogens的结果有何不同。结果，发现液态矫正核的集体激发比液体寄生虫具有更强的衰减，从而使其在经典极限下更接近情况。由于氘的质量大于系统氢而导致的集体激发差异代表液体氢中的同位素和量子效应。此外，今年，基于通过CMD计算获得的液体寄生虫和液态 - 矫形器的CMD计算获得的各种运输系数（导热系数，剪切粘度系数，体积粘度系数）。结果，实验值和顺序本身在经典限制中显着差异，但是CMD计算表明准确性得到了显着提高。此外，作为一项将计算科学应用可能性扩大到量子液体的研究，我们研究了伪能力的形式，描述了替代对将CMD扩展到Bose-Fermi统计的影响。