電子状態の計算と新しい合金の創出

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任意の組成,構造を持った合金の電子状態を計算して得られた情報をもとに,高機能材料としての合金を開発する手法を確立することが目的である.次のような系を対象に第一原理に基づく計算によって,その凝集的性質,磁気的性質を調べた.i)遷移金属を基にした2元,…,多元不規則合金ii)磁気的不規則相を持つ合金iii)構造的に複雑な系:スピン密度波状態,遷移金属ー非遷移金属合金.以下では,2つのトピックスについて成果を報告する.鉄合金の超微細磁場ー遷移金属合金中の構成原子の超微細磁場は位置選択性という点で中性子線回折より精度が高いにもかかわらず,直接磁気モ-メントに結びつかない点で定量的な議論に用いるには問題があった.しかし,電子状態の計算から超微細磁場に関する情報を得ることができれば,内部磁場の測定から磁気モ-メントや電荷分布などを高い確度で推定することができる.そのような観点からKKRコヒ-レントポテンシャル近似と局所密度近似(KKRーCPAーLSD)を用いてFeーX(X=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Co,Ni,Cu)についてFe原子核に対する超微細磁場を計算した.超微細磁場の純鉄からのずれはFeーNiやFeーCoなどの実験デ-タの傾向を大変良く再現する.Crのスピン密度波状態ーCrは基底状態でスピン密度波状態(SDW)が実現している.その周期が長いことから電子状態の計算は大変困難であり現在まで実行された例はないが,第一原理に基づいたタイトバインディングモデルを用いて最大48枚の周期を持つSDWの計算を行い,エネルギ-マップを作った.Crに相当する電子数に対してQ〜(23/24)(0,0,2π/a)のSDWに対してエネルギ-が最小になることを示した.これは実験的に観測されるCrのSDWの波数と良い一致を示している.