分子動力学法による固液界面でのイオンの挙動と分配

使用分子动力学方法研究固液界面离子的行为和分布

• 批准号: 07211211
• 负责人: 赤松 直
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kochi University
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07211211/
• 关键词: 分子動力学法; MD法; 固液界面; 元素分配; 部分溶融状態; 固溶体; 微量元素

マグマの発生およびそれに伴う物質分化のメカニズムを知るためには、部分溶融状態で共存する固相および液相の状態をミクロな原子レベルで解明するアプローチが必要である.そのための有力な手法の1つに分子動力学(MD)法がある.本研究では,MgO-CaO系のNaCl型固溶体とその融解物の境界面(固液界面)をMDセル内で作成し,固液界面でMgイオンとCaイオンの交換・濃集する過程を調べた.固溶体とその融解物とを計算機内で別々に作成し,それらを同一の温度圧力下でつなぎ合わせることにより,固液の共存状態を作りだした.固液共存させた系を常圧下の様々な温度条件におくことにより,液相の領域を拡大させたり,逆に固相の固溶体結晶を成長させたりすることができた.固液界面を比較的長時間保つことのできた場合について,界面に垂直方向のCaの濃度分布Ca/(Mg+Ca)を時間を追って観察したところ,1.Mgに富んだCa/(Mg+Ca)=0.125組成の系について,完全に固化する直前の残液に"微量元素"であるCaの濃集が認められた.2.Caに富んだCa/(Mg+Ca)=0.875組成の系について,完全に固化する直線の残液に"微量元素"であるMgの濃集が認められた.結晶がメルトから成長する際に微量元素が残液へ濃集していく様子をMD計算において再現させたのは,我々の知る限り本研究が初めてである.今回計算を行なった時間スケールでは,固相・液相間での元素の分配平衡をみるには程遠い.しかしながら,元素分配の変化していく方向をMD計算で初めて示すことができたのは意義深いことと考えている.

The state of evolution and the state of partial melting are necessary for understanding the evolution of substances. Molecular dynamics (MD) method. In this study, the boundary surface (solid-liquid interface) of MgO-CaO system NaCl solid solution and its melt was formed, and the exchange and concentration process of Mg and Ca at solid-liquid interface was adjusted. Solid solutions and melts are created separately in a computer, and are combined under the same temperature and pressure. The solid-liquid phase transition is a process of crystallization under constant pressure. The long-term maintenance of the solid-liquid interface in comparison with other cases, the concentration distribution of Ca in the vertical direction at the interface, Ca/(Mg+Ca), was observed over time. 1. Mg rich Ca/(Mg + Ca)=0.125 composition system, completely solidified. 2. Ca rich Ca/(Mg+Ca)=0.875 composition system, The concentration of Mg in the residual solution of complete solidification is recognized. Crystallization and growth of trace elements in the residual solution concentration in MD calculation, reproduction, we know the limits of this study. This paper calculates the distribution equilibrium of elements between solid phase and liquid phase. The distribution of elements and the direction of MD calculation are first shown and the meaning of MD calculation is deep.

项目成果

赤松 直: "分子動力学法による固液界面でのイオンの挙動と分配" 地球惑星科学関連学会1996年合同大会予稿集. (1996)

Naoki Akamatsu：“使用分子动力学方法在固-液界面处的离子行为和分布”1996 年地球与行星科学协会联合会议论文集（1996 年）。