高圧を用いた新炭素物質合成の第一原理計算機シミュレーション

高压合成新型碳材料的第一性原理计算机模拟

• 批准号: 09243207
• 负责人: 常行 真司
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09243207/
• 关键词: 第一原理分子動力学法; 炭素; グラファイト層間化合物; グラファイト; ダイヤモンド

結晶を低温もしくは室温で加圧したときに起きる圧力誘起構造変化の特徴は、温度が低いために熱拡散が起きず、反応が非平衡条件で起きること、そのために必ずしも設定温度・圧力での熱力学的安定相ばかりでなく、準安定相が現われることである。本研究の目的は、この低温圧縮によってどのような新しい炭素物質が合成可能か、またそれがどのような物性を示すかを、第一原理分子動力学法シミュレーションを用いて理論的に予測し、実物実験に向けての指針を提示することにある。我々はグラファイトと六方晶BNの単原子層からなる超格子構造を出発物質として、それを低温圧縮することにより、BCNヘテロダイヤモンドを合成する方法を提案した。本年度は積層を変化させることにより、最終的に得られるBCNヘテロダイヤモンドの電子物性がどのように変化するかを詳しく調べた。また我々は、Li-GICを出発物質とした場合に、Li原子が内包されたダイヤモンドができる可能性を、第一原理分子動力学法による構造最適化の結果に基づいて指摘したが、その場合にはLiと炭素の原子間距離が非常に小さくなるため、通常の擬ポテンシャルでは精度が不足する可能性がある。そこで通常よりも短い原子間距離に対応できるLiの擬ポテンシャルを作成し、テスト計算を行った。さらに、大規模な構造最適化とバンド計算により、C60固体にアルカリをドープした場合にポリマーが形成される機構を電子論の立場から調べた。

Crystallization を cryogenic も し く は room temperature で plus 圧 し た と き に up き る pressure induced the omens の structural variations 徴 は, low temperature が い た め に scattered が up hot company き ず, anti 応 で が non-equilibrium conditions on き る こ と, そ の た め に will ず し も set temperature, pressure で の thermodynamic stability and phase ば か り で な く, quasi stable phase が now わ れ る こ と で あ る. は の purpose, this study こ の 圧 at low temperature shrinkage に よ っ て ど の よ う な new し い が carbon material synthesis may か, ま た そ れ が ど の よ う な property を shown す か を, the first principle molecular dynamics method シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を with い し に て theory to the test, be be 験 に to け て の pointer を prompt す る こ と に あ る. I 々 は グ ラ フ ァ イ ト と hexagonal BN の 単 atomic layer か ら な る superlattice structure を と 発 substance し て, そ れ を 圧 at low temperature shrinkage す る こ と に よ り, BCN ヘ テ ロ ダ イ ヤ モ ン ド を synthetic す る method proposed を し た. This year は horizon を variations change さ せ る こ と に よ り, final に ら れ る BCN ヘ テ ロ ダ イ ヤ モ ン ド の electronic property が ど の よ う に variations change す る か を detailed し く adjustable べ た. ま た I 々 は, Li - GIC を と 発 substance し た に, Li atom が insourcing さ れ た ダ イ ヤ モ ン ド が で き を る possibility, the first principle molecular dynamics method に よ る structure optimization の results に づ い て blame し た が, そ の occasions に は Li と carbon の が interatomic distance is very small に さ く な る た め, usually の ポ テ ン シ ャ ル Youdaoplaceholder0 で accuracy が insufficient する possibility がある. Short そ こ で usually よ り も い interatomic distance に 応 seaborne で き る Li の quasi ポ テ ン シ ャ ル を し, consummate テ ス ト line calculation を っ た. さ ら に, large-scale な structure optimization と バ ン ド computing に よ り, C60 solid に ア ル カ リ を ド ー プ し た occasions に ポ リ マ ー が form さ れ る institutions を theory of electron の position か ら adjustable べ た.

项目成果

Y.Tateyama: ""Proposed synthesis path for heterodiamond BC_2N"" Physical Review. B55. R10161-R10164 (1997)

Y.Tateyama：“异质金刚石 BC_2N 的拟议合成路径”物理评论。

Y.Tateyama: "First-Principles Study on High‐Pressure Synthesis of Hetero-Diamond BC_2N" The Review of High Pressure Science and Technology 7. (in press).

Y.Tateyama：“异质金刚石BC_2N高压合成的第一性原理研究”高压科学技术评论7。（出版中）。

S.Tsuneyuki: "Possible Synthesis of Heavily Doped Diamond from Li Intercalated Graphite" in Advances in High Pressure Research in Condensed Matter. 104-108 (1997)

S.Ttsuneyuki：“从锂插层石墨中合成重掺杂金刚石的可能性”，《凝聚态高压研究进展》。

Y.Tateyama: "Electronic States of BC_2N Heterodiamond(111)Superlattices" Proceedings of International Conference on Silicon Carbide,III‐nitrides and Related Materials‐1997. (in press).

Y. Tateyama：“BC_2N Heterodiamond(111)Superlattices 的电子态”，碳化硅、III-氮化物及相关材料国际会议论文集 – 1997 年（出版中）。