第一原理分子動力学法によるセリア系酸化物中のプロトン伝導機構の研究

利用第一性原理分子动力学方法研究二氧化铈基氧化物中的质子传导机制

• 批准号: 09215227
• 负责人: 下條 冬樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hiroshima 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: 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-09215227/
• 关键词: 高速イオン移動; 超イオン伝導; プロトン伝導; ペロブスカイト酸化物; 第一原理分子動力学法; シミュレーション; 擬ポテンシャル; 理論

本研究の目的は、理論的手法、主として第一原理分子動力学法により、ペロブスカイト型酸化物中のプロトン伝導現象のミクロな機構を解明することである。本年度は、以下のような研究を行った。(1)セレート系酸化物Y-doped SrCeO_3中のプロトン伝導機構に関する研究はじめに、プロトンが安定に存在し得る位置を特定した。プロトンの位置は、隣り合う二つのOイオンの間に存在し、プロトンは、片方のOイオンと強く結合している。プロトンは、二つのOを結んだ線分に関して、CeまたはYと反応側に位置している。SrCeO_3は、複雑な結晶構造をしているため、Ce、Y近傍それぞれに等価でないサイトが二つ以上あるが、どの位置においてもほぼ同様の特徴がある。プロトンの拡散経路には二種類ある。ひとつは、結合しているOイオンの周りを、接合を切らずに拡散する経路であり、もうひとつは、隣り合う二つのO間を、結合を切り替えて拡散する経路である。特徴的なことは、後者の拡散経路が二種類あることである。一つの八面体に属するOイオン間を結合を切り替えて移動する経路と、二つの八面体の頂点間を移動する経路である。その他、OHストレッチング振動、OH平均距離のサイト依存性などについても調べ、特徴的性質を明らかにした。(2)酸素欠陥を導入したSrTiO_3中のプロトン伝導機構に関する研究酸素欠陥を導入すると、周りのTiイオンは互いに遠ざかる方向に位置をわずかに変え、周りのOイオンは、酸素欠陥の方向へ格子振動の中心を動かすことができる。このことは、酸素欠陥の近傍では、Oイオンの八面体の配置が歪むことを意味し、欠陥の無い場合と異なる経路の拡散が可能となる。

は の purpose this study, the theoretical methods, main と し て first principle molecular dynamics method に よ り, ペ ロ ブ ス カ イ ト type acidification of の プ ロ ト ン 伝 guide phenomenon の ミ ク ロ な institutions を interpret す る こ と で あ る. This year を, the following ような ような studies を rows った. (1) セ レ ー ト Y - doped acidification minerals in SrCeO_3 の プ ロ ト ン 伝 guide institutions に masato す る research は じ め に, プ ロ ト ン が settle に presence of し る position を specific し た. プ ロ ト ン の location は, 隣 り close う two つ の O イ オ ン の に し, between プ ロ ト ン は, slice の O イ オ ン と strong く combining し て い る. プ ロ ト ン は, two つ の O を "ん だ line points に masato し て, Ce ま た は Y と anti 応 side に し て い る. SrCeO_3 は, complex 雑 な crystal structure を し て い る た め, Ce, Y nearly alongside そ れ ぞ れ に etc 価 で な い サ イ ト が more than 2 つ あ る が, ど の position に お い て も ほ ぼ with others の, 徴 が あ る. Youdaoplaceholder0 拡 拡 拡 scatter channels に プロト two types ある. ひ と つ は, combined し て い る O イ オ ン の weeks り を, joint を cut ら ず に company, scattered す る 経 road で あ り, も う ひ と つ は, 隣 り close う two つ の を between O, combining を り cutting for え て company, scattered す る 経 road で あ る. The two types of the characteristic な と と と, and the latter 拡 拡 scatter drive が ある とである とである とである とである とである. A つ の octahedral に genus す る O イ オ ン を combination between を り cutting for え て mobile す る と 経 road, two つ の octahedral の を moving between vertex す る 経 road で あ る. そ の him, OH ス ト レ ッ チ ン グ vibration, OH average distance の サ イ ト dependency な ど に つ い て も べ, the nature of the special 徴 を Ming ら か に し た. (2) acid, owe 陥 を import し た SrTiO_3 in の プ ロ ト ン 伝 guide institutions に masato す る research acid owe 陥 を import す る と, zhou り の Ti イ オ ン は mutual い に far ざ か る に direction を わ ず か に - え, zhou り の O イ オ ン は, acid owe 陥 の direction へ lattice vibration の center を dynamic か す こ と が で き る. こ の こ と は, acid owe 陥 の nearly alongside で は, O イ オ ン の octahedral の configuration が slanting む こ と を mean し, owe 陥 の no い occasions と different な る 経 road の company may spread が と な る.

项目成果

下條冬樹: "Photo-induced bond breaking in S_8 ring : in ab initio moleular-dynamics simulation" Journal of Physics : Condensed Matter. 10(掲載決定). (1998)

Fuyuki Shimojo：“S_8 环中的光致键断裂：从头开始分子动力学模拟”《物理学杂志：凝聚态物质》10（已出版）。

下條冬樹: "Effects of doped accepter ions on proton diffusion in perovskite oxides : a first-principles molecular dynamics simulation" Journal of Physics : Condensed Matter. 10.2. 285-294 (1998)

Fuyuki Shimojo：“掺杂受体离子对钙钛矿氧化物中质子扩散的影响：第一原理分子动力学模拟”物理学杂志：凝聚态物质10.2（1998）。

下條冬樹: "Semiconductor-metal transition in fluid selenium : an ab initio molecular-dynamics simulation" Journal of Physics : Condensed Mater. 10.6. 1199-1210 (1998)

Fuyuki Shimojo：“流体硒中的半导体-金属转变：从头算分子动力学模拟”物理学杂志：凝聚态材料10.6（1998）。

宗尻修治: "The effective pair potential of exponded liquid caesium obtained by the inverse method" Journal of Physics : Condensed Matter. 9.16. 3303-3312 (1997)

Shuji Muneshiri：“通过反演方法获得的展开液体铯的有效对势”《物理学杂志：凝聚态》9.16（1997）。

仙田康浩: "Ground State Geometries and Electronic Sates of Li-Na Clusters by an ab initio Pseudopotontial Calculation" Journal of Physics : Condensed Matter. 67.3(掲載決定). (1998)

Yasuhiro Senda：“从头计算赝势计算的 Li-Na 簇的基态几何结构和电子态”《物理学杂志：凝聚态》67.3（已出版）。