理化学研究所 計算科学研究センター

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スパコンが明らかにする電子の状態、原子の配列と材料強度の関係 ~材料の強さをマルチスケールで解析し、緻密な材料設計を可能に~  

建物や輸送機器などの構造材料の「強さ」には、固さだけでなく、変形のしやすさやしなやかさなどが求められます。 東北大学金属材料研究所などの共同研究グループは、この材料の「強さ」が発現する仕組みを、電子状態(ナノ)、原子配列(ミクロ)、結晶粒(メソ)というマルチスケールで解析・設計する計算手法を開発しました。そして鉄(Fe)にケイ素(Si)を入れた金属材料の「強さ」を、「京」などのスーパーコンピューターを用いて解析しました。その結果、実験ではわからなかった結晶欠陥の周囲の原子の位置や動きなどの可視化に成功し、「強さ」に関連する靭さ、弱さ、脆さを生じる原子配列の変化(素過程)を明らかにしました。また、材料の「強さ」と「磁性」が関与していることも初めて明らかにしました。 今後、スーパーコンピューターを用いて、さまざまな材料に対する緻密で効率的な設計期待されています。

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東北大学プレスリリース