ナノデバイス解析のための粗視化粒子-分子動力学ハイブリッドシミュレーション法

Abstract

大規模系に対する解析手法として、粗視化粒子-分子動力学ハイブリッド化法の開発を行う。粗視化粒子法では、原子の変位情報を熱統計平均操作によって粗視化点にくりこみ粗視化点間の剛性マトリクスを得る。この粗視化粒子法の変換には局所熱平衡仮定以外の近似が含まれておらず第一原理的に剛性マトリクスを得ることができるので、他の粗視化法と比較して精度がよいという特徴を持つ。本研究ではオリジナルの粗視化粒子法に含まれる計算コスト、系の平行移動、系の回転に不随する問題を解決し、応用性を高めた修正粗視化粒子法の開発を行い、計算精度の検証を行う。次に修正粗視化粒子法と古典分子動力学法を接続した粗視化粒子-分子動力学ハイブリッド化法の開発を行う。接続にはbuffered-cluster法を援用し、粗視化比率が変化する部位については修正粗視化粒子法を各額域について適用する手法を採用する。最後に、粗視化粒子-分子動力学ハイブリッド化法を用いた応用例として、アルゴン薄板系の弾性波伝播解析とα鉄系の構造解析を行う。得られた結果と古典分子動力学法の結果を比較し、粗祝化粒子-分子動力学ハイブリッド化法の有用性を議論する。