セラミックス基ナノ構造体の電子機能制御:量子・古典並列分子動力学計算

陶瓷基纳米结构的电子功能控制：量子和经典并行分子动力学计算

基本信息

批准号：
12750604
负责人：
鶴田健二
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Okayama 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

项目摘要

本研究の目的は、セラミックス基ナノ構造体における新しい電子機能の発現について、その物性解析に対する量子・古典分子動力学シミュレーションの実践的適用である。本年度に遂行を計画した課題は:(1)タイトバインディング法および分子動力学法に基づくナノ構造セラミックスにおける原子・電子輸送係数の計算;(2)第一原理計算コードの整備とタイトバインディング(TB)分子動力学(MD)計算用のパラメータ抽出方法検討;および(3)それらの成果発表であった。計画(1):高温・高圧下でのSiCやTiO_2のナノ微粒子間のネック形成・焼結のシミュレーションを実施(雑誌論文1、2、3、5番目参照)。また、古典MD計算や中性子散乱実験データと比較し、粒界イオン拡散の温度依存性について、その微視的なメカニズムを解明した(雑誌論文1、5番目参照)。また、微粒子間粒界での電子移動度についてのTB計算も行い、セラミックス対応粒界において電子移動度が増大する可能性を提唱した(雑誌諭文1番目参照)。また、これらのシミュレーションにおいて、微粒子がそれぞれの結晶方位を自己組織形成的に揃え合う現象を見い出し、高緻密化と機能性制御へ向けた重要な知見を得た(雑誌諭文2、5番目参照)。計画(2):昨年試みた平面波基底計算からのTBパラメータ抽出に続き、第一原理LMTO計算法からの抽出法と精度についての検討を行った。計画(3):上記成果を国内外の学会で報告した。(日本物理学会・日本金属学会・日本セラミックス協会の各秋期大会、日本MRS学術シンポジウム)特に日本物理学会秋期分科会において、大規模シミュレーションに関するシンポジウム招待講演を行い、本研究の遂行状況と他の手法等の現状を解説した。また、日本MRSのシンポジウム「多粒子集合体の組織形成ダイナミックス」を組織・開催し、当該研究に関連する分野の多くの研究者間の交流をはかった。また、3月末に開かれる日本セラミックス協会の春期大会でも、当該研究の成果発表を行った。

这项研究的目的是将量子和经典分子动力学模拟实际应用于基于陶瓷的纳米结构中新电子功能表达的物理特性。今年计划的问题是：（1）基于紧密结合和分子动力学方法的纳米结构陶瓷中原子和电子传输系数的计算；（2）对第一原理计算代码的改进和对紧密结合（TB）分子动力学（MD）计算的参数提取方法的研究；（3）发布了这些结果的结果。计划（1）：在高温和压力下进行SIC和TIO_2的纳米颗粒的形成和烧结进行模拟（请参阅期刊第1、2、3和5条）。另外，通过将其与经典的MD计算和中子散射实验数据进行比较，阐明了晶界扩散温度依赖性的微观机制（请参阅期刊1和5）。此外，在颗粒间晶界处进行了TB计算以进行电子迁移率，并提出了电子迁移率在与陶瓷相对应的晶界时可能增加的可能性（请参阅《杂志》，《杂志》，杂志）。此外，在这些模拟中，我们发现了一种现象，其中细颗粒以自组织的方式对齐它们的晶体取向，并获得了高密度和功能控制的重要知识（请参阅第2号和第5号杂志）。计划（2）：遵循去年尝试从平面波基础计算中提取TB参数后，我们研究了第一个原理LMTO计算方法的提取方法和准确性。计划（3）：上述结果在国内和国际学术会议上报告。（日本物理学会，金属和日本陶瓷协会以及日本学术座谈会的秋季会议）尤其是日本物理学会邀请了日本秋季临床小组委员会的大规模模拟讲座，并解释了当前研究的现状，包括其他方法，包括其他方法。此外，日本夫人研讨会是“多片组件的传统形成动力学”，组织和组织了，许多与研究有关的领域的研究人员都能够相互作用。这项研究的结果也在日本陶瓷协会的春季会议上提出，该会议将于3月底举行。