テクノロジー?材料
コンピュータで相転移物質の理論予測が可能に －理論計算で長期的にエネルギーを保存できる蓄熱材料も設計可能に－
东京大学大学院理学系研究科の大越慎一教授と筑波大学数理物质系の所裕子准教授らの共同研究グループは、固体物质において相転移现象が発现するか否かを、コンピュータ计算により予测可能であることを明らかにしました。相転移物质は、光记録材料などのスイッチング素子として产业界において重要な役割を担っています。今回提案する手法は、対象とする物质の电子状态および格子振动（フォノン）の第一原理计算により、热力学的エネルギーなどを计算し、これを基に相転移が起こるか否かを判别します。また、その相転移温度も予测が可能であることを発见しました。さらに、统计热力学计算を组み合わせることにより、相転移に伴う温度ヒステリシスの発现も予测可能であることも解明しました。
図 相転移を予测するための方法论を示すフローチャート（上）と温度ヒステリシスを予测するための方法论を示すフローチャート（下）。（上図）相転移前后の2つの相をα相とβ相として、α相とβ相の间の电荷移动相転移を予测する。（下図）α相とβ相の中间相を仮想に(-础-叠-础+-B--)と设定し、この相がもつ余剰生成エンタルピーから内部圧力を求め、これを统计热力学理论式に组み込むことで、温度ヒステリシスを予测する。
図 相転移を予测するための方法论を示すフローチャート（上）と温度ヒステリシスを予测するための方法论を示すフローチャート（下）。（上図）相転移前后の2つの相をα相とβ相として、α相とβ相の间の电荷移动相転移を予测する。（下図）α相とβ相の中间相を仮想に(-础-叠-础+-B--)と设定し、この相がもつ余剰生成エンタルピーから内部圧力を求め、これを统计热力学理论式に组み込むことで、温度ヒステリシスを予测する。