蘑菇传媒

　周期表中の适当な２つの金属元素を混合すると「（２元）合金」が形成します。2020年に、铜（颁耻）と金（础耻）の原子层が一层ずつ积层した极端に薄い「原子层合金」の実験的な合成が报告されました。「颁耻础耻以外に原子层合金は存在するのか？」という疑问が自然に浮かびますが、候补物质数が膨大となるため计算の実行は困难でした。岐阜大学工学部応用物理コースの小野颂太助教と同コース学部4年の里见歩乃佳は、スーパーコンピュータを利用したハイスループット计算^１）手法を用いてこの困难を克服し、2000种类以上の原子层合金の安定性を网罗的に调べました。结晶构造に注目した解析を行うことで、41种类の新しい原子层合金が安定に存在することを予言しました。
　本研究成果は、日本時間2021年3月29日（月）に米国物理学会発行のPhysical Review B誌のオンライン版で速報（Letter）として発表されました。

（左）ハイスループット计算の概念図。（右）原子层合金の蜂の巣格子构造。
计41种类の合金において、この构造が安定であることが予测された。（クリックすると拡大します）

本研究成果のポイント

• 46种类の金属元素の组合せ1081种类の合金に対して2种类の原子层构造と3种类の3次元构造を考察し、合金の安定性を判断する指标となる形成エネルギーを计算しました。
• 合金の形成エネルギーが负値であることは、その合金が动的安定性を持つための十分条件でも必要条件でもない、という结论を得ました。
• 「结晶构造の类似性^２）」に注目した安定构造探索を行うことで、计41种类の蜂の巣格子构造を持つ原子层合金を予言しました。

• ¹⁾ ハイスループット计算：复数台の计算机を用いて大量の计算データを収集する方法。量子力学における密度汎関数理论を用いると、原子位置と原子の种类のみの情报を用いて物质の电子状态や原子に作用する力を予测することができる。计算机性能の向上に伴い、各々の物质の物性予测に必要な计算时间が短缩した。このため、复数の计算机（スーパーコンピュータなど）を用いることで大量の计算ジョブを実行し、膨大な数の物质の物性予测を効率的に行うことができるようになった。
• ²⁾ 结晶构造の类似性：ここでの「类似性」の意味は、「叠h構造も蜂の巣格子構造も、異なる金属元素からなる三角格子構造を面に垂直な方向に交互に積層させた構造である」ということである。结晶构造の类似性に基づき合金の安定性を解析するというアイデアは、上記論文2においてすでに提案されていたが、適用例がAlCuとCuZnのみであった。

详しい研究内容について

ハイスループット计算に基づく新たな合金の探索
　　41种类の原子层合金を予言

论文情报

• 雑誌名：Physical Review B誌（Letter）
• 论文名：High-throughput computational search for two-dimensional binary compounds: Energetic stability versus synthesizability of three-dimensional counterparts
• 着　者：Shota Ono and Honoka Satomi
• 顿翱滨番号：10.1103/PhysRevB.103.L121403
• 论文公开鲍搁尝：