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:
  • 金额:
    $ 1.41万
  • 依托单位:
  • 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。
晶体在低温(或室温)受压时发生的压力引起的结构变化的一个特点是,由于低温不发生热扩散,并且反应不仅在非平衡条件下发生。出现热力学稳定相,但也出现亚稳定相。这项研究的目的是利用第一原理分子动力学模拟来确定通过这种低温压缩可以从石墨插层化合物(GIC)合成哪些新型碳材料,以及它们表现出哪些物理性质,目的是从理论上进行研究。预测并为实际实验提供指导。今年,我们的目标是完善这一理论预测,并进一步研究超高压下的结构、物理性质和相变路径。基于该结果,目前正在参与同一特定领域研究(A)“碳合金”的筑波大学 Hirai 等人领导的小组已开始通过验证 Li-GIC 的压力结构相变。已经做过实际实验。今年,我们还将介绍一种半经验分子动力学方法,该方法允许模拟动态晶体结构变化,同时使用 N 阶方法(一种计算时间与粒子数 N 成正比的方法)进行电子结构计算,使用强绑定近似创建了一个程序。利用这一点,我们对富勒烯晶体系统进行了大规模的冲击压缩模拟,并阐明了结构变化过程中潜热引起的温度升高效应对于压力诱导的透明非晶态金刚石的转变非常重要。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
S. Tsuneyki, et al.: "Theoretical Search for New Materials: Low-Temperature Compression of Graphitic Layered Materials"Physics Meets Mineralogy. (印刷中).
S. Tsuneyki 等人:“新材料的理论搜索:图形分层材料的低温压缩”物理学与矿物学的结合(正在出版)。
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    0
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