JP7358801B2 - How to search for diffusion routes - Google Patents
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本発明は、拡散経路の探索方法に関する。 The present invention relates to a diffusion route search method.
各種材料について更なる性能向上を目的として、新規材料の探索や、物質を構成する元素の一部を置換する置換元素の探索等が盛んに行われている。 With the aim of further improving the performance of various materials, the search for new materials and the search for substitution elements that replace some of the elements constituting substances are actively being conducted.
上述のように新規材料や、置換元素等の探索を行う上で、目的とする物質の結晶内において、目的とする反応、機能等に影響を与える原子がどのような経路を通って移動、拡散するかを正確に把握することが好ましい。 As mentioned above, when searching for new materials and substitution elements, it is important to consider the routes through which atoms that affect the desired reaction, function, etc. move and diffuse within the crystal of the desired substance. It is preferable to know exactly what to do.
しかしながら、結晶内は元素が密に詰まっていることが多く、結晶を構成する原子間には僅かな隙間しかないように見える。このため、拡散経路を調べたい原子について、原子半径やvan der Waals半径で原子の大きさを見積もると、結晶内の複数の隙間の大きさを比較して、該原子の拡散経路を特定することは困難であった。 However, the elements inside the crystal are often tightly packed, and there appear to be only small gaps between the atoms that make up the crystal. For this reason, if you estimate the size of an atom whose diffusion path you want to investigate using its atomic radius or van der Waals radius, you can identify the diffusion path of the atom by comparing the sizes of multiple gaps in the crystal. was difficult.
そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、結晶内における原子の拡散経路を効率的に探索することができる拡散経路の探索方法を提供することを目的とする。 In view of the problems of the above-mentioned conventional techniques, one aspect of the present invention aims to provide a method for searching for diffusion paths that can efficiently search for diffusion paths of atoms within a crystal.
上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
コンピュータが、
拡散経路探索に用いる結晶に含まれる、複数の原子の位置を設定する初期構造設定工程と、
前記初期構造設定工程で位置を設定した、複数の前記原子を用いて分子動力学計算を行う計算工程と、
前記計算工程で得られた、複数の前記原子の座標データについて主成分分析を行い、複数の前記原子が動きやすい方向を求める分析工程と、
前記分析工程の結果から、複数の前記原子が動きやすい方向に位置する構造モデルを複数作成する構造モデル作成工程と、
前記構造モデル作成工程で作成した複数の前記構造モデルから、原子の拡散経路を探索する拡散経路探索工程と、を実行する拡散経路の探索方法を提供する。
According to one aspect of the present invention to solve the above problems,
The computer is
an initial structure setting step of setting the positions of multiple atoms included in the crystal used for diffusion route search;
a calculation step of performing molecular dynamics calculations using the plurality of atoms whose positions were set in the initial structure setting step;
an analysis step of performing principal component analysis on the coordinate data of the plurality of atoms obtained in the calculation step and determining a direction in which the plurality of atoms are likely to move;
a structural model creation step of creating a plurality of structural models in which the plurality of atoms are located in directions where they are likely to move, based on the results of the analysis step;
A diffusion path search method is provided, which performs a diffusion path search step of searching for an atomic diffusion path from the plurality of structural models created in the structural model creation step.
本発明の一態様によれば、結晶内における原子の拡散経路を効率的に探索することができる拡散経路の探索方法を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a method for searching for diffusion paths that can efficiently search for diffusion paths of atoms within a crystal.
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and variations may be made to the following embodiments without departing from the scope of the present invention. Substitutions can be added.
本実施形態の拡散経路の探索方法は、以下の工程を有することができる。
拡散経路探索に用いる結晶に含まれる、複数の原子の位置を設定する初期構造設定工程。
初期構造設定工程で位置を設定した、複数の原子を用いて分子動力学計算を行う計算工程。
計算工程で得られた、複数の原子の座標データについて主成分分析を行い、複数の原子が動きやすい方向を求める分析工程。
The diffusion route search method of this embodiment can include the following steps.
Initial structure setting step to set the positions of multiple atoms included in the crystal used for diffusion route search.
A calculation process in which molecular dynamics calculations are performed using multiple atoms whose positions were set in the initial structure setting process.
An analysis process that performs principal component analysis on the coordinate data of multiple atoms obtained in the calculation process to determine the direction in which multiple atoms tend to move.
分析工程の結果から、複数の原子が動きやすい方向に位置する構造モデルを複数作成する構造モデル作成工程。
構造モデル作成工程で作成した複数の構造モデルから、原子の拡散経路を探索する拡散経路探索工程。
A structural model creation process in which multiple structural models are created based on the results of the analysis process, in which multiple atoms are positioned in directions where they are likely to move.
Diffusion path search step to search for atomic diffusion paths from multiple structural models created in the structural model creation step.
本発明の発明者は、結晶内における原子の拡散経路の効率的な探索方法について鋭意検討を行った。その結果、分子動力学法の結果から、主成分分析を用いて結晶内の複数の原子の動きやすい方向を導き出し、該動きやすい方向に原子を配置した構造モデルから拡散経路を探索することで、効率的に拡散経路を導き出せることを見出し、本発明を完成させた。 The inventor of the present invention has conducted extensive studies on an efficient method for searching for the diffusion path of atoms within a crystal. As a result, from the results of the molecular dynamics method, principal component analysis is used to derive the directions in which multiple atoms within the crystal tend to move, and by searching for diffusion paths from a structural model in which atoms are arranged in the directions in which they are easy to move, The present invention was completed by discovering that it is possible to efficiently derive a diffusion path.
各工程について以下に説明する。
(初期構造設定工程)
初期構造設定工程では、拡散経路探索に用いる結晶に含まれる、複数の原子の位置を設定することができる。すなわち、計算工程で用いる結晶の初期座標を設定することができる。
Each step will be explained below.
(Initial structure setting process)
In the initial structure setting step, the positions of a plurality of atoms included in the crystal used for diffusion route searching can be set. That is, it is possible to set the initial coordinates of the crystal used in the calculation process.
初期構造設定工程において、拡散経路探索に用いる結晶に含まれる複数の原子の位置を設定する具体的な方法は特に限定されない。例えば実験的に求めた、もしくは文献等に開示されている、該結晶の結晶構造に基いて各原子の原子配置を設定し、初期構造とすることができる。 In the initial structure setting step, a specific method for setting the positions of a plurality of atoms included in the crystal used for diffusion route search is not particularly limited. For example, the atomic arrangement of each atom can be set based on the crystal structure of the crystal, which has been experimentally determined or disclosed in literature, etc., and can be used as an initial structure.
初期構造設定工程において設定する初期構造には、拡散経路の探索を行う原子である拡散原子が含まれていても良く、含まれていなくても良い。すなわち、拡散原子を除いた骨格構造のみであっても良い。本実施形態の拡散経路の探索方法では、拡散原子以外の原子の移動により形成される空間の大きさから拡散経路を探索するため、拡散原子を含まない状態の結晶について計算、探索を行っても、その結果に大きな差異がないためである。
(計算工程)
計算工程では、初期構造設定工程で位置を設定した、複数の原子を用いて分子動力学計算を行うことができる。
The initial structure set in the initial structure setting step may or may not contain diffusion atoms, which are atoms that search for diffusion paths. That is, it may be only a skeletal structure excluding diffused atoms. In the diffusion route search method of this embodiment, the diffusion route is searched based on the size of the space formed by the movement of atoms other than the diffusing atoms. This is because there is no big difference in the results.
(calculation process)
In the calculation step, molecular dynamics calculations can be performed using a plurality of atoms whose positions were set in the initial structure setting step.
分子動力学計算は、原子の物理的な動きのコンピューターシミュレーション手法であり、ニュートンの運動方程式を数値的に解くことにより、原子の位置の時間発展を求めることができる。従って、計算工程を実施することで、初期構造設定工程で設定した複数の原子の座標の時系列変化を求めることができる。 Molecular dynamics calculation is a computer simulation method of the physical movement of atoms, and by numerically solving Newton's equation of motion, it is possible to determine the evolution of the position of atoms over time. Therefore, by performing the calculation step, it is possible to obtain time-series changes in the coordinates of a plurality of atoms set in the initial structure setting step.
分子動力学計算では、原子と原子間相互作用の情報は、ポテンシャルエネルギーを記述するための関数形と、そのパラメータセット(力場)で表される。 In molecular dynamics calculations, information about atoms and interactions between atoms is represented by a functional form for describing potential energy and its parameter set (force field).
計算工程において分子動力学計算で用いる力場の種類は特に限定されるものではなく、各種力場を用いることができる。例えば金属/合金系ではEAMやMEAM等、無機化合物系ではBuckingham、BKS、Clay-FF、CVFF_aug等、半導体系ではTersoff等、有機化合物系ではPCFF、Compass、MMFF、OPLS-AA、AMBER、CHARMM、UFF等を用いることができる。また、分極力場であるX-Pol、AMBER分極力場、CHARMM分極力場等や、反応力場であるReaxFF等の既存の力場や、必要に応じて自作した力場から選択された力場を用いることができる。 The type of force field used in the molecular dynamics calculation in the calculation process is not particularly limited, and various force fields can be used. For example, metal/alloy systems include EAM and MEAM, inorganic compound systems include Buckingham, BKS, Clay-FF, CVFF_aug, etc., semiconductor systems include Tersoff, and organic compound systems include PCFF, Compass, MMFF, OPLS-AA, AMBER, CHARMM, etc. UFF etc. can be used. In addition, forces selected from existing force fields such as polarization force fields such as X-Pol, AMBER polarization force field, and CHARMM polarization force field, and reaction force fields such as ReaxFF, as well as force fields created by yourself as necessary. You can use the field.
既存の力場では対象となる原子の電荷が規定されていない場合がある。その場合、RESP(Restrained ElectroStatic Potential)電荷やAM1-BCC(Bond Charge Correction)電荷等を用いることもできる。 Existing force fields may not specify the charge of the target atom. In that case, RESP (Restrained ElectroStatic Potential) charges, AM1-BCC (Bond Charge Correction) charges, etc. can also be used.
分子動力学計算に用いるプログラム(ソフトウエア)についても特に限定されないが、例えば、LAMMPSやDL_POLY、Gromacs(Groningen Machine for Chemical Simulations)、AMBER、CHARMM、NAMD等の既存のプログラムや自作のプログラムから選択されたプログラムを用いることができる。 The program (software) used for molecular dynamics calculations is not particularly limited, but may be selected from existing programs such as LAMMPS, DL_POLY, Gromacs (Groningen Machine for Chemical Simulations), AMBER, CHARMM, NAMD, or self-made programs. A program can be used.
分子動力学計算を行う際の設定環境としては、例えば真空中や、溶媒が含まれる場合には周期境界条件下とすることができる。 The setting environment for performing molecular dynamics calculations can be, for example, vacuum or periodic boundary conditions if a solvent is included.
分子動力学計算を行う際のニュートンの運動方程式を解くための数値積分法についても特に限定されないが、例えばベルレ法や、速度ベルレ法、Leap-frog法、予測子-修飾子法等から選択された方法を用いることができる。 The numerical integration method for solving Newton's equation of motion when performing molecular dynamics calculations is not particularly limited, but may be selected from, for example, the Berlet method, the velocity Berlet method, the Leap-frog method, the predictor-modifier method, etc. Other methods can be used.
分子動力学計算を行う時間幅は特に限定されるものではないが、結晶を構成する複数の原子の動きやすい方向が把握でき、かつ計算コストを抑制できるように選択することが好ましい。分子動力学計算を行う時間幅としては、例えば0.5fs以上2fs以下とすることができる。 Although the time span for performing molecular dynamics calculations is not particularly limited, it is preferably selected so that the directions in which the plurality of atoms constituting the crystal tend to move can be grasped and calculation costs can be suppressed. The time width for performing the molecular dynamics calculation can be, for example, 0.5 fs or more and 2 fs or less.
また、温度の制御方法としても特に限定されないが、例えば、速度スケーリング法、Nose-Hoover熱浴法、Nose-Hoover chain法、Berendsen熱浴法、Andersen熱浴法、Langevin動力学法等から選択された方法を用いることができる。 Further, the temperature control method is not particularly limited, but may be selected from, for example, the rate scaling method, the Nose-Hoover hot bath method, the Nose-Hoover chain method, the Berendsen hot bath method, the Andersen hot bath method, the Langevin kinetic method, etc. Other methods can be used.
周期境界条件下における圧力の制御方法についても特に限定されないが、例えば、Berendsen法、Parinello-Rahman法等から選択された方法を用いることができる。 The method of controlling the pressure under periodic boundary conditions is not particularly limited either, but for example, a method selected from the Berendsen method, the Parinello-Rahman method, etc. can be used.
静電相互作用やvan der Waals相互作用といった長距離相互作用の計算にはカットオフ法を用いることができる。特に、周期境界条件下での静電相互作用の計算にParticle-Mesh Ewald法や多重極展開法等を用いることができる。 A cutoff method can be used to calculate long-range interactions such as electrostatic interactions and van der Waals interactions. In particular, the Particle-Mesh Ewald method, the multipole expansion method, etc. can be used to calculate electrostatic interactions under periodic boundary conditions.
計算工程における分子動力学計算は、例えば、CPU(Central Processing Unit)や、RAM(Random Access Memory)、ハードディスク等の各種記憶媒体、ディスプレイ等の出力装置、キーボード等の入力装置、各種周辺機器等を備えた通常のコンピューターシステムを用いて実施することができる。なお、コンピューターシステムとしては、例えばネットワークサーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等が挙げられる。 Molecular dynamics calculation in the calculation process uses, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), various storage media such as a hard disk, an output device such as a display, an input device such as a keyboard, various peripheral devices, etc. It can be carried out using a conventional computer system equipped with a computer system. Note that examples of the computer system include a network server, a workstation, a personal computer, and the like.
具体的には、例えば記憶媒体等に既述の分子動力学計算のプログラムを格納しておき、係るプログラムをCPUにより実行すると共に、RAM等の記憶媒体に格納された、またはキーボード等の入力装置から入力された初期構造や、条件を読み込むことにより実現することができる。
(分析工程)
分析工程では、計算工程で得られた、複数の原子の座標データについて主成分分析を行い、複数の原子が動きやすい方向を求めることができる。
Specifically, for example, a program for the molecular dynamics calculation described above is stored in a storage medium, and the program is executed by a CPU, and an input device such as a keyboard or the like is stored in a storage medium such as a RAM. This can be achieved by reading the initial structure and conditions input from .
(Analysis process)
In the analysis step, principal component analysis is performed on the coordinate data of the plural atoms obtained in the calculation step, and the direction in which the plural atoms tend to move can be determined.
ここで、主成分分析とは、データの特徴抽出及び次元圧縮を目的とする多変量解析である。 Here, principal component analysis is a multivariate analysis aimed at extracting features and compressing the dimensions of data.
主成分分析ではまず、データを最もよく表現できる方向、すなわちデータの分散が最大となる方向に第1主成分を設定する。軸方向での値のばらつきである分散が大きいほど情報量が多くなることから、第1主成分の情報を用いることで、情報の欠落を抑制しつつ、元データよりも変数を少なくしたとしても、精度の高いデータ処理が可能になる。 In principal component analysis, first, the first principal component is set in the direction that best represents the data, that is, the direction in which the variance of the data is maximized. The larger the variance, which is the dispersion of values in the axial direction, the larger the amount of information, so by using the information of the first principal component, you can suppress missing information and reduce the number of variables compared to the original data. , enables highly accurate data processing.
そして、第1主成分と直交する空間内で、第1主成分では表現できないデータの変動を最もよく表現できる方向に第2主成分を設定する。また、N(≧2)次元以上に拡張する場合には、第(N-1)主成分以下のすべての軸に直交するという拘束条件の下、第N主成分の軸を設定することもできる。 Then, the second principal component is set within a space orthogonal to the first principal component in a direction that can best express data fluctuations that cannot be expressed by the first principal component. In addition, when expanding to N (≧2) dimensions or more, the axis of the Nth principal component can be set under the constraint that it is orthogonal to all axes below the (N-1)th principal component. .
計算工程で得られた各原子の座標データを、上述のようにして新たに設定した主成分の軸上に投影させ、座標を変換することができる。 The coordinate data of each atom obtained in the calculation process can be projected onto the axis of the principal component newly set as described above, and the coordinates can be converted.
計算工程では、既述の様に複数の原子の座標の時系列変化を求めることができる。しかしながら、係る複数の原子の座標の時系列変化のデータは予め設定した、例えばx、y、z軸に関連づけられたデータとなっている。このため、x、y、zのいずれかの軸に十分な情報が含まれているとは限らず、通常は、計算工程で得られたデータから、初期構造設定工程で設定した複数の原子の動きやすい方向を直接把握することは、困難である。そこで、上述のような主成分分析を用いることで、第1主成分から順に分散が最大になるようなデータを取得できる。つまり、適切な情報を処理に利用することが可能になり、計算工程で得られた複数の原子の座標の時系列変化のデータから、各原子の動きやすい方向を導き出すことができる。 In the calculation step, as described above, time-series changes in the coordinates of a plurality of atoms can be determined. However, such data on time-series changes in the coordinates of a plurality of atoms is data set in advance, for example, data associated with x, y, and z axes. For this reason, sufficient information is not necessarily included in any one of the x, y, and z axes, and usually the data obtained in the calculation process is used to calculate the number of atoms set in the initial structure setting process. It is difficult to directly grasp the direction in which a person is likely to move. Therefore, by using the principal component analysis as described above, it is possible to acquire data in which the variance is maximized in order from the first principal component. In other words, it becomes possible to use appropriate information for processing, and the direction in which each atom is likely to move can be derived from data on time-series changes in the coordinates of multiple atoms obtained in the calculation process.
主成分分析は、例えば初期構造設定構造で設定した結晶内の原子毎に行うこともでき、同種の原子についてまとめて実施することもできる。よって、重要と思われる原子や動きの大きな原子のみを選択し、分析対象とすることで、分析時間の短縮にもつながる。
(構造モデル作成工程)
構造モデル作成工程では、分析工程の結果から、複数の原子が動きやすい方向に位置する構造のモデルを複数作成することができる。
Principal component analysis can be performed, for example, for each atom in the crystal set in the initial structure setting structure, or can be performed for the same type of atoms all at once. Therefore, by selecting only atoms that are considered to be important or atoms that have large movements, and making them the targets of analysis, the analysis time can be shortened.
(Structural model creation process)
In the structural model creation process, it is possible to create multiple models of structures in which multiple atoms are located in directions where they can easily move, based on the results of the analysis process.
具体的には例えば、初期構造設定工程で設定した複数の原子の座標を、分析工程で算出した、各原子が動きやすい方向に位置を変化させた構造モデルを、その移動距離等を変え、複数作成することができる。
(拡散経路探索工程)
拡散経路探索工程では、構造作成工程で作成した複数の構造モデルから、拡散経路の探索を行う原子、すなわち拡散原子の拡散経路を探索することができる。具体的には例えば、作成した複数の構造モデルを比較し、拡散原子以外の結晶を構成する原子について、原子間距離が拡散原子の原子半径よりも拡がっている部分を拡散経路として認定することができる。
Specifically, for example, a structural model in which the coordinates of multiple atoms set in the initial structure setting process are changed in the direction in which each atom can easily move, calculated in the analysis process, is can be created.
(Diffusion route search process)
In the diffusion route searching step, it is possible to search for the diffusion route of the atom whose diffusion route is being searched, that is, the diffusion route of the diffusing atom, from the plurality of structural models created in the structure creation step. Specifically, for example, by comparing multiple structural models that have been created, it is possible to identify as the diffusion route the part where the interatomic distance is wider than the atomic radius of the diffusing atoms for atoms that make up the crystal other than the diffusing atoms. can.
以上に説明した本実施形態の拡散経路の探索方法によれば、分子動力学計算の結果を基に主成分分析を用いて原子の動きやすい方向を導き出し、該方向に動かした構造モデルを用いて拡散経路の探索を行っている。このため、原子が平均位置に存在する実験等で得られる静的な結晶構造からでは見出すことが困難であった拡散経路を、効率的に探索することができる。 According to the diffusion path search method of this embodiment described above, the direction in which atoms are likely to move is derived using principal component analysis based on the results of molecular dynamics calculation, and the structural model in which the atoms are moved in that direction is used. We are searching for the diffusion route. Therefore, it is possible to efficiently search for diffusion paths that are difficult to find from static crystal structures obtained through experiments in which atoms exist at average positions.
また、上述のように分子動力学計算結果から、原子の揺らぎを反映させた構造モデルを使用して拡散経路探索を行うため、より現実に近い構造での拡散経路の探索が可能になる。 Furthermore, as described above, diffusion paths are searched using a structural model that reflects atomic fluctuations based on molecular dynamics calculation results, making it possible to search for diffusion paths in a structure that is closer to reality.
以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
以下の手順により、LiMn2O4におけるLi原子の拡散経路の探索を行った。
(初期構造設定工程)
LiMn2O4の初期構造の設定を行った。具体的には、図1に示すようにセル内に、リチウム原子11と、マンガン原子12と、酸素原子13とが配置されたLiMn2O4の初期構造10を設定した。なお、図1中、同じハッチングの原子は同種類の原子であることを示している。
(計算工程)
次に、分子動力学計算を用いて、初期構造設定工程で位置を設定した、リチウム原子11、マンガン原子12、および酸素原子13の座標の時系列変化を求めた。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1]
The following procedure was used to search for the diffusion route of Li atoms in LiMn 2 O 4 .
(Initial structure setting process)
The initial structure of LiMn 2 O 4 was set. Specifically, as shown in FIG. 1, an
(calculation process)
Next, using molecular dynamics calculation, time-series changes in the coordinates of the
分子動力学計算は、ソフトウエアとしてLAMMPSを用い、力場は名古屋大学石沢らの開発した力場を用いて行った。そして、各原子の座標を入力し、結晶中の環境設定とした。 Molecular dynamics calculations were performed using LAMMPS as software and a force field developed by Ishizawa et al. of Nagoya University. Then, the coordinates of each atom were entered to set the environment in the crystal.
また、分子動力学計算を行う際の速度の計算方法として速度ベルレ法を用い、時間幅を1fsとした。温度の制御方法としてNose-Hoover chain法を用い、設定温度を300Kとした。 In addition, the velocity Berlet method was used as a velocity calculation method when performing molecular dynamics calculations, and the time width was set to 1 fs. The Nose-Hoover chain method was used as a temperature control method, and the set temperature was 300K.
長距離相互作用の計算はParticle-Mesh Ewald法を用いた。 The Particle-Mesh Ewald method was used to calculate long-range interactions.
上記条件下で10ナノ秒の分子動力学計算を行った。
(分析工程)
計算工程で得られた、複数の原子の座標の変化について主成分分析を行い、複数の原子が動きやすい方向を求めた。
(構造モデル作成工程)
分析工程の結果から、初期構造設定工程で設定した複数の原子の座標を、分析工程で算出した、各原子が動きやすい方向に位置を変化させた構造モデルを、その移動距離等を変え、複数作成した。
(拡散経路探索工程)
構造作成工程で作成した複数の構造から、拡散原子の拡散経路を探索した。
Molecular dynamics calculations were performed for 10 nanoseconds under the above conditions.
(Analysis process)
Principal component analysis was performed on changes in the coordinates of multiple atoms obtained during the calculation process, and the directions in which multiple atoms tend to move were determined.
(Structural model creation process)
From the results of the analysis process, the coordinates of multiple atoms set in the initial structure setting process are calculated in the analysis process. Created.
(Diffusion route search process)
We searched for diffusion paths of diffusing atoms from multiple structures created in the structure creation process.
拡散経路探索工程で得られた拡散原子の拡散経路を図2に示す。 FIG. 2 shows the diffusion paths of the diffused atoms obtained in the diffusion path search step.
図2に示すように、リチウム原子の拡散経路として、拡散経路211~214が見出された、係る拡散経路はセルの中央部に配置されたリチウム原子11A(図1を参照)と、該リチウム原子11Aの周囲に配置されたリチウム原子との間をつなぐように形成されている。
As shown in FIG. 2,
係る拡散経路211~214は、これまでに報告されているLiMn2O4におけるリチウム原子の拡散経路とも一致しており、本実施例で用いた拡散経路の探索方法が実際の現象に即したものであることを確認できた。
These
Claims (1)
拡散経路探索に用いる結晶に含まれる、複数の原子の位置を設定する初期構造設定工程と、
前記初期構造設定工程で位置を設定した、複数の前記原子を用いて分子動力学計算を行う計算工程と、
前記計算工程で得られた、複数の前記原子の座標データについて主成分分析を行い、複数の前記原子が動きやすい方向を求める分析工程と、
前記分析工程の結果から、複数の前記原子が動きやすい方向に位置する構造モデルを複数作成する構造モデル作成工程と、
前記構造モデル作成工程で作成した複数の前記構造モデルから、原子の拡散経路を探索する拡散経路探索工程と、を実行する拡散経路の探索方法。 The computer is
an initial structure setting step of setting the positions of multiple atoms included in the crystal used for diffusion route search;
a calculation step of performing molecular dynamics calculations using the plurality of atoms whose positions were set in the initial structure setting step;
an analysis step of performing principal component analysis on the coordinate data of the plurality of atoms obtained in the calculation step and determining a direction in which the plurality of atoms are likely to move;
a structural model creation step of creating a plurality of structural models in which the plurality of atoms are located in directions where they are likely to move, based on the results of the analysis step;
A method for searching for a diffusion path, comprising : a diffusion path searching step of searching for an atomic diffusion path from the plurality of structural models created in the structural model creation step.
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