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鉱物等複雑無機化合物の分子シミュレーションと原子間多体相互作用モデルの創出

矿物等复杂无机化合物的分子模拟以及原子间多体相互作用模型的创建

基本信息

批准号：
01J11191
负责人：
土屋卓久
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,複雑な結晶構造や組成を持つ鉱物結晶の分子シミュレーションと,それを可能とする組成・物理条件に対し幅広い信頼性を有す原子間相互作用モデルの非経験的構築及びその手法確立が目的である.また,電子状態から鉱物の熱力学特性・多形間の安定関係の予測を行う。密度汎関数理論,格子動力学法と準調和近似を組み合わせ,熱振動の量子性を考慮して有限温度における結晶の熱力学特性の非経験的計算手法の開発・応用を行った。この手法により有限温度下で正しく固体の自由エネルギーを算出することが可能となった。これを用いて,金の圧力-体積-温度状態方程式を非経験的に予測し,近年地球惑星内部科学における最重要問題の一つである超高圧圧力計の不確定性に関し,従来の圧力計を補正する重要な知見を得た。また二酸化珪素(SiO_2)の高温高圧相平衡を例に取り,その非経験的予測をはじめて行った。従来の研究の矛盾点を検証し,地球下部マントル中部と下部における2種の相転移境界を予測し,地震学的観測結果の解釈を議論した。さらにこれらの方法を,地球下部マントルの大部分を占める物質とされる珪酸塩ペロブスカイト(MgSiO_3),及びペリクレース(MgO)に適用し,実際の地球内部の高温高圧条件下でこれらの物質の状態方程式,弾性テンソルを予測し,観測データとの比較から下部マントルの化学組成変化や温度変化,また鉱物量比変化を定量的に検討した。その結果,地球下部マントル全域にわたっておおむね上部マントルと同じ化学組成が維持されていること,しかし,境界領域では上記の2相のみでは観測データを完全には説明できないことを明確に示した。極めて高い温度圧力条件から依然未解決であるこれらの問題に対し,物質科学的立場からの定量的アプローチ法の構築に初めて成功したといえる。これらの成果は高く評価され,日本高圧力学会平成15年度奨励賞を受賞した。

In this study, the structure of the compound was fabricated by the structure of the crystal, the molecular structure, the molecular structure, the structure, the physical condition, the amplitude, the reliability, the interaction between atoms, and the means to make sure that the purpose is correct. The mechanical properties of the mechanical properties of electrical devices are affected by the stability of polymorphisms. The mathematical and theoretical theory of density, the lattice dynamic mechanics method is used to standardize and approximate the structure, and the vibration quantum test is used to calculate the mechanical properties of the finite temperature test. It is possible to calculate the temperature of the solid at a finite temperature. In recent years, the most important problem in the science of the interior of the earth is the uncertainty of the force calculation of the earth's internal science, which is the most important problem in the internal science of the earth. For example, the phase equilibrium at high temperature and high temperature (SiO_2) is selected, and the phase equilibrium at high temperature and high temperature is selected. To study the contradictory points, the lower part of the earth, the middle part of the earth, the lower part of the earth. In the lower part of the earth, most of the objects are in use (MgSiO_3), and in the interior of the earth, under the conditions of high temperature and high temperature in the interior of the earth, the equation of the shape of the earth, the equation of the equation, and the equation of the earth's interior under the condition of high temperature and high temperature. It is necessary to compare the chemical composition and temperature of the chemical system in the lower part of the system, and to determine the quantity of the chemical. The results show that the lower part of the earth has the same chemical system as the upper part of the world, and that the upper part of the world is fully aware that it is clear that the upper part of the world is in the same position as the system. Due to the high temperature and mechanical conditions, the problems have not been solved, and the physical science is based on the quantitative analysis of the temperature and stress conditions. He won the award in the 15th year of the Hiraku Institute of High Force of Japan.