計算材料科学研究室
研究室概要
電子・原子のレベルから材料の特性や現象を解き明かし、最先端のコンピューターを駆使した高性能材料の設計や、省エネルギー・環境調和技術の開発を目指しています。研究課題として、自動車などの輸送機器の軽量化・燃費改善のために実用化が期待されているマグネシウム合金の変形メカニズム解明と合金元素探索、材料の適材適所使用によるマルチマテリアル化のための異種材料界面の解析、表面反応や薄膜成長を原子レベルでの制御するための表面ダイナミクス解析などを行っています。
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高延性・高靱性をめざしたマグネシウム合金の計算機マテリアルデザイン
今日の社会に不可欠の輸送機器である自動車には十分な安全性の確保に加えて省エネルギー化やCO2排出削減などが求められており、車両構造の健全性や製造コスト低減など様々な要件を満たしつつ軽量化を実現することが重要な課題になっています。マグネシウム（Mg）は実用金属材料中で比強度・比剛性が高いことから、自動車だけでなく航空機などの輸送機器への適用による軽量化・省エネルギー化に対する期待が高まっています。しかし、室温域における延性や靱性が低く、成型性が悪いことや、耐食性、耐クリープ性が低いことなどがMg材料の幅広い実用化のための課題として残っています。その中で、YやGdなどのレアメタル元素を微少量添加したMg合金において延性が著しく改善することが注目されていますが、そのメカニズムは未だ十分に解明されていません。本研究では、Mg合金の機械的性質を原子レベルから理解し、合金元素の効果を明らかにすることによって、効果的な合金元素の選択や材料組織の制御など材料設計に関する指針を得ることを目的としています。
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異材界面強度の第一原理評価
近年，電子デバイスのサイズは原子レベルまで達し，また高度に集積化されており，デバイス全体における表面や界面の割合は増大しています．また界面に固有の特性を積極的に応用した機能性デバイスも多く開発されています．そのため性能や信頼性の確保のために界面の制御は重要です．金属と酸化物のように結合の様式が異なる異種材料間の界面でどのような結合状態が生じるかは重要な基礎的問題ですが，電子状態を計算する第一原理計算はそのような界面の結合状態を解明するために有力なアプローチです．本研究では，第一原理計算を用いて異材界面で現れる特徴的な結合を明らかにし，異材界面強度を電子状態から評価する方法論の構築を目的としています．
