原子層合金科学の展開

原子层合金科学的发展

• 批准号: 21K04628
• 负责人: 小野 頌太
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04628/
• 关键词: 第一原理計算; 原子層; 表面; 最密充填; 機械学習; 規則合金; 格子振動; 結晶構造; 準安定構造; 魔法数; 合金; 安定構造

第一原理計算を用いて2次元物質や表面における様々な安定構造が予測されているが、探索の自由度（元素の組合せ、組成、構造）が膨大であり、未だ研究されていない特異な構造が数多く存在する。本研究では、第一原理的手法に基づく網羅的な格子振動計算を実行することで、金属、規則合金、イオン性結晶が安定な２次元構造を持つことを明らかにしてきた。今年度は、表面系の特異な安定構造を探るため、「最密充填ではない金属表面」に注目した。具体的には、貴金属Cu, Ag, Auの(100)表面に異種原子X（希ガスを除くHからBiまで）が吸着したときに形成されるc(2x2)構造に注目し、原子Xの表面凹凸を第一原理計算に基づき計算した。その結果、（1）X=H, B, C, Nにおいては吸着原子が金属基板の下に大きく潜り込み、一方、原子半径のさらに小さな酸素やフッ素原子は表面にトラップされる現象を予測した。電荷密度解析を行うことで、後者は基板と吸着原子との電荷の授受に由来することを明らかにした。また、（2）原子半径、電気陰性度、族、周期、質量を考慮した機械学習モデルを用いることで、表面凹凸を高精度（正答率85%以上）の予測ができること示した。その他、昨年度に実施した研究成果をまとめ、論文として発表した。具体的には、(1)B2型（CsCl型）化合物の動的安定性、（2）2次元イオン性結晶（IA-VIIアルカリハライド）の動的安定性、（3）第一原理計算とベイズ最適化を組合せた２次元Cu-Au合金の安定構造探索に関する研究成果を発表した。

使用第一个原理计算，可以预测两个维度和表面上的各种稳定结构，但是搜索的自由度（组合，元素组成）是巨大的，尚未研究。在这项研究中，它揭示了基于第一种基本方法，金属，常规合金和离子晶体的全面晶格振动计算，具有稳定的两个维结构。今年，我们专注于“不是最亲密的金属表面”，以探索表面系统的特殊稳定结构。具体而言，当外国原子X（从H到BI的稀有气体）被吸附在珍贵金属Cu，Ag，Au（100）的表面上时，将重点放在C（2x2）结构上。第一个原理计算。结果，在（1）x = h，b，c，n中，吸附原子浸入大底物中，而原子半径的小氧和氟原子被困在表面上。通过进行充电密度分析，后者是从底物和吸附原子之间的电荷得出的。此外，已经表明（2）使用机器学习模型，该模型可以考虑原子半径，电气负，部落，循环和质量，可以高精度预测（正确的答案率为85％或以上）。此外，总结了去年进行的研究结果，并作为论文发表。具体而言，（1）（1）B2（CSCL类型）化合物的动态稳定性，（2）2D离子晶体的动态稳定性（IA-VII Alkali Ride），（3）我们已经发布了第一个原理计算。在稳定的结构搜索中，将贝叶斯优化结合在一起的2D Cu-AU合金。

项目成果

Theoretical prediction on the immiscible Pb-Sn alloy stabilized on metal surfaces

金属表面稳定不混溶Pb-Sn合金的理论预测

• DOI: 10.1016/j.cplett.2021.138696
• 发表时间: 2021
• 期刊: Chemical Physics Letters
• 影响因子: 2.8
• 作者: Ono Shota;Yuhara Junji;Onoe Jun
• 通讯作者: Onoe Jun

Mapping metastability of Lennard-Jones clusters by maximum vibrational frequency

通过最大振动频率绘制 Lennard-Jones 团簇的亚稳定性

• DOI: 10.1103/physrevb.105.134104
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Shoya Narita;Otomi Shinohara;Mitsuteru Nakamura;Masahito Yoshizawa;Yuta Kimura;Rie Y. Umetsu;Yoshiya Adachi;Xiao Xu;and Yoshiki Nakanishi;Ono Shota
• 通讯作者: Ono Shota

原子層二元合のエネルギー安定性と動的安定性

原子层二元组合的能量稳定性和动态稳定性

• 发表时间: 2021
• 作者: 小野 頌太;里見 歩乃佳
• 通讯作者: 里見 歩乃佳

Two-Dimensional Ionic Crystals: The Cases of IA-VII Alkali Halides and IA-IB CsAu

• DOI: 10.7566/jpsj.91.094606
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: S. Ono

Small atoms fall into bulk from non-close-packed metal surfaces?

小原子从非密堆积金属表面落入块状？

• DOI: 10.1016/j.commatsci.2022.111959
• 发表时间: 2023
• 期刊: Computational Materials Science
• 影响因子: 3.3
• 作者: Ono Shota;Satomi Honoka;Yuhara Junji
• 通讯作者: Yuhara Junji