コーディエライトの計算機シミュレーション実験

堇青石计算机模拟实验

基本信息

批准号：
13740309
负责人：
三宅亮
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、主要な造岩鉱物の一つであり、また工業的にも広く用いられているコーディエライトのa軸の低熱膨張性およびc軸の負の熱膨張性を、計算機シミュレーションを用いてミクロな面から明らかにすることである。昨年度は、コーディエライトの熱膨張機構を明らかにした。そこで、本年度は八面体サイト(Mサイト)と二種類の四面体サイト(T1,T2サイト)を占める陽イオンサイズの膨張性への寄与について主に研究を行い、以下の結果を得た。・300Kでの格子定数変化への影響:Mサイトを占める陽イオン半径が大きくなるほどc軸の格子が縮み、一方、T1サイト・T2サイトを占める陽イオン半径を大きくするとc軸は長くなることが分かった。a軸方向では、M, T2サイトを占める陽イオン半径を大きくすると膨張するのに対し、T1サイトを占める陽イオン半径を変化させてもほとんど変化が見られなかった。・M, T1,T2サイトのc軸の熱膨張率への影響:Mサイトを占める陽イオン半径を大きくした場合に負から正に増加し、逆にT2サイトを占める陽イオンでは逆に半径を小さくすると負から正に増加することが分かった。一方、T1サイトを占める陽イオンサイズにはほとんど影響しない事が分かった。・これらの膨張機構は昨年度の研究によって明らかにした膨張機構により理解が可能である。また、これらの計算機シミュレーションを行う上で、大規模な多粒子系で行う必要があるため、大規模の計算機シミュレーションに適したプログラムの開発も行った。

本研究的目的是进行计算机模拟，以评估堇青石的 a 轴低热膨胀和 c 轴负热膨胀，堇青石是主要造岩矿物之一，也被广泛使用目的是从微观角度阐明这一点。去年，我们阐明了堇青石的热膨胀机理。因此，今年我们主要研究了占据八面体位点（M位点）和两类四面体位点（T1和T2位点）的阳离子尺寸对可膨胀性的贡献，并得到了以下结果。・对300K时晶格常数变化的影响：随着占据M位点的阳离子半径增大，c轴晶格收缩；另一方面，随着占据T1和T2位点的阳离子半径增大，c轴晶格收缩；轴变长了。在a轴方向上，增加占据M和T2位点的阳离子的半径导致膨胀，而当改变占据T1位点的阳离子的半径时几乎没有观察到变化。・对M位、T1位、T2位的c轴热膨胀系数的影响：当占据M位的阳离子的半径增大时，由负值变为正值，反之，对于占据T2位的阳离子，发现当它变小时，它的半径会从负值增加到正值。另一方面，发现它对占据T1位点的阳离子的大小影响不大。・这些扩展机制可以根据去年研究明确的扩展机制来理解。此外，由于这些计算机模拟需要在大规模多粒子系统中进行，因此我们还开发了适合大规模计算机模拟的程序。