2019年4月19日(金)

プレスリリース

東大と京都工繊大と北大、スパコンを用いた超大規模分子動力学シミュレーションにより均質核生成のメカニズム解明に成功

2017/4/5 18:05
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発表日:2017年4月5日

完全な均質核生成は起こりえるのか?

-スパコンを用いた超大規模分子動力学シミュレーションで実証-

1.発表者:

澁田 靖(東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻 准教授)

坂根 慎治(京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科設計工学専攻 博士後期課程1年)

三好 英輔(京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科設計工学専攻 博士後期課程1年)

大喜多 慎(東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻 修士課程2年)

高木 知弘(京都工芸繊維大学機械工学系 准教授)

大野 宗一(北海道大学大学院工学研究院材料科学部門 准教授)

2.発表のポイント:

◆自然界における形態形成の基本現象である核生成について、実験では実現不可能で理想的な均質核生成過程をスーパーコンピュータ上で再現。

◆均質核生成過程に局所的な不均一性が発現することを発見し、そのメカニズムを解明。

◆スーパーコンピュータを活用した材料プロセス研究の新しい方向性を提案。

3.発表概要:

東京大学大学院工学系研究科の澁田靖准教授、京都工芸繊維大学機械工学系の高木知弘准教授、北海道大学大学院工学研究院の大野宗一准教授らの研究チームは、スーパーコンピュータを用いた大規模分子動力学法シミュレーション(注1)により純金属過冷却(注2)融液からの均質核生成過程を再現し、均質核生成中に局所的な不均一性が発現することを発見し、そのメカニズムの解明に成功しました。

金属材料生成の多くは核生成に端を発しますが、 実際のプロセスでは不純物や壁からの不均質生成に支配されます。よって理想的な均質核生成の多くは未だ不明で議論の渦中にあります。研究チームは今回、純金属過冷却融液中に発現した先行核周りの液体に20面体の局所構造が増加し多数の衛星核を発現させることや、一部の先行核表面から特定の方位関係を持った別の結晶粒が不均質核生成するなど、均質核生成中においても局所的な不均一性があることを明らかにしました。これらの成果は基礎現象の解明という学術分野の開拓だけでなく、スーパーコンピュータに立脚した材料プロセス研究に新たな設計を与えることが期待されます。

本成果は英国のオンライン科学雑誌Nature Communicationsに日本時間4月5日(水)午後6時(英国時間4月5日(水)午前10時)に掲載されます。

なお、本研究は科研費基盤研究(B)、学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点および、革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラの助成を受けて実施されました。また本研究の一部は、文部科学省ポスト「京」重点課題7「次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成」(CDMSI)の一環として実施したものです。

※リリース詳細は添付の関連資料を参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

リリース詳細

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0441643_01.pdf

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