GICの低温圧縮を用いた新炭素物質合成の理論研究

GIC低温压缩合成新型碳材料的理论研究

基本信息

批准号：
11124207
负责人：
常行真司
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

結晶を低温(もしくは室温)で加圧したときに起きる圧力誘起構造変化の特徴は、温度が低いために熱拡散が起きず、反応が非平衡条件で起きること、そのために必ずしも設定温度・圧力での熱力学的安定相ばかりでなく、準安定相が現れることにある。本研究の目的は、この低温圧縮によってグラファイト層間化合物(GIC)からどのような新しい炭素物質が合成可能か、またそれがどのような物性を示すかを、第一原理分子動力学法シミュレーションを用いて理論的に予測し、実物実験にむけての指針を提示することにある。本年度はこの理論予測の精密化を図り、超高圧下の構造、物性、相転移経路についてさらなる検討を行った。その結果をもとに、現在、Li-GICの圧力構造相転移について、同じ特定領域研究(A)「カーボンアロイ」に参加している筑波大学の平井らのグループにより、実物実験による検証が開始されている。本年度はまた、強結合近似によりオーダーN法(計算時間が粒子数Nに比例する手法)の電子状態計算を実効しながら動的な結晶構造変化のシミュレーションが可能な、半経験的分子動力学法のプログラムを作成した。これを用いてフラーレン結晶系に対する衝撃圧縮の大規模シミュレーションを行い、構造変化時の潜熱による温度上昇効果が、圧力誘起による透明アモルファスダイヤモンドヘの転移に重要であることを明らかにした。

压力诱导的结构变化的特征是在低温（或室温）下按下晶体时发生的结构变化是温度低，并且反应在非平衡条件下发生，因此不仅在设定的温度和压力下的热力学稳定相，而且还发生了稳定相。这项研究的目的是从理论上预测可以通过这种低温压缩从石墨插入化合物（GIC）合成哪种新碳物质，并使用第一原则分子动力学模拟了实际实验的指南。今年，我们一直在努力完善这一理论预测，并就超高压力下的结构，物理特性和相变路径进行了进一步的研究。根据结果，实际的实验已经开始使用Hirai和Tsukuba大学的其他实验进行了LI-GIC的压力结构相变的验证，这些实验目前正在参加相同的特定领域研究（a）“碳合金”。今年，我们还为半经验分子动力学方法创建了一个程序，该程序允许模拟动态晶体结构变化，同时使用n方法（一种与粒子n的计算时间与粒子n成正比的方法）使用强键近似。使用此过程，我们对富勒烯晶体系统进行了大规模的影响压缩模拟，并揭示了由于结构变化期间因热量而引起的温度升高的影响对于由于压力引起的转移而导致的透明无定形钻石很重要。