数理計画法に基づく結晶構造探索手法の開発

基于数学规划的晶体结构搜索方法的发展

基本信息

  • 批准号:
    22KJ0777
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2023-03-08 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

最密球充填構造を構成する単体金属は多く、酸化物中の酸素イオンが最密球充填構造を構成することが多いなど、空間充填原理から理解できる結晶構造は多い。私たちは、過去数年に渡り最密球充填構造に着目した結晶構造プロトタイプの導出に取り組んできた。問題の単純さにも関わらず、FCC構造は最密球充填構造であるというケプラー予想の肯定的証明は2000年代に認められた。一方で、二元系最密球充填構造(DBSP)については、近年、計算機を用いて様々な構造が予測されていたのみであり、2011年にはプリンストン大学のグループは、初めてDBSPのマップを作製していた。私たちは、独自の最密球充填構造探索手法を開発し、計12種類のDBSPを発見することに成功していた。そこで、まず、未開拓であった三元系最密球充填構造マップを作成するという研究を完遂した。私たちが発見した三元系最密球充填構造は計59種類となった。発見した構造のいくつかは高い対称性を持ち、例えば(13-2-1)構造は、小球が大球のおよそ40%の半径を持つにも関わらず、小球のネットワークがFCC構造を取る大球を取り囲み、四面体サイトには大球のおよそ60%の半径を持つ中球が挿入されている。また、私たちは、高圧下の超伝導水素化物であるLaH10やYH6の結晶構造がDBSPに対応していることに気づいていた。それらの水素化物には超高圧が必要とされるため、より低圧で超伝導性を示す水素化物を探索する領域として、三・四元系が期待されており、まだ探索が始められたばかりであった。そこで、同様の構造特性を持つ(13-2-1)構造と(13-3-1)構造に着目し、比較的低圧の10GPaで安定となる四元系水素化物を網羅的に探索した。その結果、少なくとも23種類の水素化物が安定であることが分かり、ScY2CaH12の超伝導転移温度は10GPaで5.7Kであることを予測できた。
从空间填充原理可以理解的晶体结构有很多,比如很多单一金属形成密排球结构,氧化物中的氧离子也常常形成密排球结构。在过去的几年里,我们一直致力于推导以密排球结构为重点的晶体结构原型。尽管问题很简单,但开普勒猜想的 FCC 结构是密堆积球体结构的实证证明在 2000 年代得到了认可。另一方面,二元密堆积球堆积结构(DBSP)的各种结构近年来才使用计算机进行预测,2011年普林斯顿大学的一个小组创建了第一个DBSP图。我们开发了独特的密堆积球堆积结构搜索方法,成功发现了总共12种DBSP。因此,我们首先完成了创建三元体系密堆积球堆积结构图的研究,这是以前从未探索过的。我们总共发现了59种三元密堆积球堆积结构。我们发现的一些结构具有高度对称性,例如 (13-2-1) 结构,其中球体网络形成 FCC 结构,尽管小球体的半径约为大球体的 40%。围绕要拍摄的大球体,将半径约为大球体 60% 的中球体插入到四面体位置。我们还注意到高压下超导氢化物LaH10和YH6的晶体结构对应于DBSP。由于这些氢化物需要超高压,三元和四元系统有望成为寻找在较低压力下表现出超导性的氢化物的领域,而这种寻找才刚刚开始。因此,我们重点关注具有相似结构特征的(13-2-1)和(13-3-1)结构,全面寻找在10 GPa相对较低压力下稳定的四元氢化物。结果发现,至少有23种氢化物是稳定的,并且预测ScY2CaH12在10GPa下的超导转变温度为5.7K。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Prediction of quaternary hydrides based on densest ternary sphere packings
基于最致密三元球填料的四元氢化物预测
  • DOI:
    10.1103/physrevmaterials.6.114802
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Koshoji Ryotaro;Fukuda Masahiro;Kawamura Mitsuaki;Ozaki Taisuke
  • 通讯作者:
    Ozaki Taisuke
Diverse densest ternary sphere packings
多种最致密三元球填料
  • DOI:
    10.1088/2399-6528/ac7d38
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Ryotaro Koshoji;Taisuke Ozaki
  • 通讯作者:
    Taisuke Ozaki
三元系最密充填構造に基づく四元系水素化物の網羅的探索
基于三元密排结构的四元氢化物综合寻找
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小正路崚太郎 福田将大 尾崎泰助
  • 通讯作者:
    小正路崚太郎 福田将大 尾崎泰助
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小正路 崚太郎其他文献

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    $ 1.09万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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