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大規模電子構造計算によるナノ金属系の変形プロセスと電気伝導

基于大规模电子结构计算的纳米金属体系变形过程和导电

基本信息

批准号：
18740228
负责人：
星健夫
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

ナノ金属系、とくに数nm系、の変形プロセスと電気伝導は、表面(最外殻)領域と内側領域との原子数が比較できる程度となり、バルク系や単原子ワイヤ系と全くことなる多彩な構造と物性を示す。その理解と制御には、電子構造計算に基づく動的(分子動力学)計算が必須である。本研究の本年度の主な研究成果として、多層へリカル金ナノワイヤの形成プロセスについて、2段階モデルを提案し、スレーターコスター型ハミルトニアンによる電子構造を用いた分子動力学シミュレーションによって確認した。多層ヘリカル金ナノワイヤでは、「マジックナンバー」と呼ばれる数で特徴付けられる、限られた多層構造だけが観測されており、その理論的解明は未解決となっていた。我々は、(i) 最外シェルが分離し(内側シェル原子との結合が弱くなり)、(ii) 最外シェル(ワイヤ表面)において原子列スリップが起こり2次元hexagonal 構造が出現する、という2段階モデルを提案し、この理論モデルと動的(電子構造を用いた分子動力学)計算により、マジックナンバーが系統的に理解された。電子構造の解析から、dバンドの大きい5d金属系に特有の現象であることが示された。さらに、10nm以上の長さをもつ系では、原子の内側原子が最外殻に移動する現象がみられ、ヘリカル構造の起点となることを示した。また、電気伝導計算としては、非平衡グリーン関数理論における固有チャネル分解の一般化を用いて、ナノ金属系における減衰伝導モードおよび、d軌道成分系の振る舞いを解析した。本研究の意義として、大規模電子構造計算を用いることで、構造と電子物性とを同時に(同じ理論基盤において)議論することができるようになったことがあげられ、ナノ系における種々の実験と相補的に用いることにより、ナノ科学の発展に大きな寄与をするものと期待できる。

The metal system, the number of nm systems, the electrical conductivity, the surface (outermost shell), the number of atoms, the number of atoms, the number of atoms. To understand the mechanism, electronic structure calculation is necessary. The main research results of this year's study are: multi-layer metal structure, two-stage metal structure, electronic structure, molecular dynamics structure, etc. Multi-layer structure is not solved by the theory of multi-layer structure. We have,(i) the outermost atom is separated (the inner atom is weakly bound),(ii) the outermost atom is separated (the outer surface),(iii) the atomic array is separated,(iv) the two-dimensional hexagonal structure is formed,(v) the two-stage structure is formed,(vi) the theoretical structure is formed,(vi) the theoretical structure is formed,(vi) the molecular dynamics is formed,(vi) the theoretical structure is formed,(vi) the molecular dynamics is formed,(vi) the Analysis of electronic structure and special phenomena of metal system For example, if the length is longer than 10nm, the inner atom of the atom will move from the outer shell to the outer shell. The calculation of electrical conduction and the analysis of vibration of orbital composition system are discussed in detail. The significance of this study is that large-scale electronic structure calculations are carried out simultaneously (with the theoretical basis).