高融点金属アルミナイドの結晶構造と化学結合性

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本研究は高融点金属のアルミナイドについて,量子化学的手法であるDV-Xαクラスター法を用いて,電子状態の理論的計算を行い,金属間化合物の機械的特性を改善する方策を化学結合性の立場から検討し,最終的にはその材料化のための指針となり得る基礎的且つ有用な理論の構築を目的とした.本年度の成果は以下のとおりである.本研究ではアルミナイドにおける結晶構造を決定している電子論的因子を定性的に理解するための間単なクラスターモデルMXn(M=遷移金属,X=アルミニウム,n=4,6,8,12)の分子軌道をDV-Xα法によって計算し,価電子準位,各原子のイオン性および共有結合性(結合次数)を求める.遷移金属は周期表の3d,4d,5d金属すべてについて計算し,系統的に化学結合性を理解し,高温材料として有望なチタン,ニッケル,ニオブ等のアルミナイド,シリサイドの結合状態の特徴を明らかにした.次に実用材料として有望なAl3MやM3Al(M=Ti,Ni,Nb,Mo等)についてはより現実的なクラスターモデルMnAlm(n,m=4〜43)について計算し,結合性と構造に関する定量的な議論を行った.またAl-M-X3元系のクラスターモデルの計算も行い,第3元素Xの化学結合におよぼす効果についても検討した.