東北大学久保研究室

金属材料研究所 計算材料学研究部門
  1. 日本語
  2. English

研究テーマのアニメーション

1. 航空・宇宙機器・自動車用トライボロジーシミュレーション

ダイヤモンドライクカーボンの摩擦下での化学反応ダイナミクス

-メタン、エタンなどの気体分子が摩擦面から蒸発するトライボエミッション現象が摩耗を誘発する原因であることを明らかに

2. 大規模発電用・家庭用燃料電池シミュレーション

300万原子の大規模燃料極Ni/YSZモデルにおけるニッケル(緑色)の凝集ダイナミクス

-従来の計算科学が得意とする元素の設計ではなく、多孔度、屈曲度、組成比などの電極層構造の設計を可能とするパラダイムシフトを実現

3. 金属材料の亀裂生成・亀裂進展・応力腐食割れシミュレーション

200万原子系の大規模鉄鋼材料の応力腐食割れシミュレーション

-金属表面と水(非表示)との化学反応により金属酸化膜が形成され、応力腐食割れが加速されるメカニズムを明らかに

(青色がBCC構造、緑色がFCC構造、赤色がHCP構造、白色がその他を表し、相転移を伴う応力腐食割れ現象が明らかに)

4. 自動車用燃料電池シミュレーション

白金触媒、炭素粒子、ナフィオン、水から構成される電極触媒層の形成シミュレーション

―エタノール、水を含む触媒インクからのエタノールと水の蒸発ダイナミクスを明らかに

5. 金属加工・機械加工シミュレーション

金属材料の機械加工シミュレーション

ー金属材料の機械加工プロセスにおける、せん断ひずみ(色で表現)の時間変化を明らかに

6. 電気自動車用リチウムイオン電池シミュレーション

全固体リチウムイオン電池の負極/電解質界面におけるリチウムイオン拡散のシミュレーション

-電解質中のPS4ユニットが回転することでリチウムイオン(水色)が拡散するメカニズムを明らかに

7. 化学機械研磨シミュレーション

ナノダイヤモンドによるGaN発光素子の化学機械研磨シミュレーション

―OHラジカルによりGaNが酸化されることで化学機械研磨が促進される一方、GaN中に積層欠陥が生成する現象も明らかに

8. 航空機用高分子複合材料シミュレーション

120万原子からなるラメラ構造を有する結晶性高分子の引っ張りシミュレーション

―化学反応を扱える全原子分子動力学シミュレーションにより、炭素原子間の切断によるラジカル(青い球)の生成が、結晶層(茶色)では起こらず、アモルファス層(緑色)のみで起こることを明らかに

9. 半導体・MEMSプロセスシミュレーション

パワー半導体SiCのSF3によるエッチングシミュレーション

―SiF、SiF2、CSなどの分子が蒸発することで、エッチングが進行するメカニズムを明らかに
(特に、Siを含む分子が蒸発しやすく、炭素膜が残留する様子を明らかに)

10. 酸化物エレクトロニクス、発光・レーザー素子シミュレーション

サファイア上でのMgOの結晶成長シミュレーション

―サファイア(0001)面上には不安定な(111)配向のMgO膜が成長するため、安定な(001)面をファセットとしたナノドット構造が形成されることを明らかに

11. 太陽電池シミュレーション

太陽電池シミュレーション

12. 環境触媒・光触媒シミュレーション

環境触媒・光触媒シミュレーション