報告書番号

W01003

タイトル（和文）

コンピュータシミュレーションによる潜熱蓄熱物質探索 -自由エネルギー計算を用いた結晶構造予測、熱物性推算手法の提案-

タイトル（英文）

Search of new heat storage materials using a computer simulation -Development of prediction method of molecular crystal structure and thermodynamic properties using a free energy calculation-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

最近、当所において分子動力学研鑚による結晶の融解シミュレーションを用いて、新規蓄熱物質を探索する手法（ステップ加熱法）を提案した。この方法は、結晶の融解シミュレーションであるため、結晶構造が必要となるが、ステップ加熱法自体ではそれを求めることができない。そこで分子動力学シミュレーションによる自由エネルギーの計算手法（自由エネルギー法）を用いて、結晶構造を探索することを提案した。また、本方法により融点や融解潜熱も計算できる。本研究では、この計算を行い、得られた結果をステップ加熱法を用いた計算結果と比較した。自由エネルギー法から､熱力学的に正しい結果が得られるが、CPU時間の観点からはステップ加熱法のほうが好ましい。

概要 （英文）

Recently we reported the computational method available for the research of new thermal storage materials using molecular dynamics simulation, which is called step-heating method. The step-heating method is the simulation of melting of the crystals, so the initial crystal structure of the material is necessary to start the molecular dynamics simulation. However, the step-heating method itself is unable to predict it. In order to search the crystal structure, the free energy calculation using the molecular dynamics simulation is proposed. The melting point and the latent heat can be also calculated using the free energy calculation. In this study, this calculation has been carried out and the results are compared with those from the step-heating method. The thermodynamically correct results are obtained using the free energy calculation, but in the view point of CPU time the step-heating method is preferable.

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