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イベント

MS FGM - 合金、電池、高分子のためのマルチスケールシミュレーション

昨今では、材料の高機能化、複雑化、微細化などに伴い、シミュレーションに求められる
要求も高度化しており、より現実的な物性予測や構造・現象解析のために、マクロスケールでの物性や挙動を、ミクロスケールからボトムアップ的に繋げて解析するマルチスケール
シミュレーションの必要性が高まっています。本セミナーでは、合金、電池、高分子の
各テーマでのマルチスケールシミュレーションの手法と応用例をご紹介します。
合金の分野では特別公演として、横浜国立大学の大野教授らのグループで最近開発された、経験的なパラメータを必要としない第一原理フェーズフィールド法について大野教授より
ご講演いただきます。また、この方法をPipeline Pilotを使って実行するために開発した
プロトコルについてもご紹介します。電池の分野では、電池の電極や電解質での原子・分子レベルの化学反応から電池のセルやシステム全体での特性の予測につなげるためのマルチ
スケールシミュレーションをご紹介します。高分子の分野では、第一原理計算により求めた分子の反応情報を基にして、古典分子動力学法に基づく擬反応シミュレーション、さらには粗視化動力学法に基づくメソスケールシミュレーションまで繋げて、材料の不均一性について議論した事例をご紹介します。

開催概要

【日時】

2019年12月3日(火) 13:00 - 19:00

【会場】 東京コンファレンスセンター・品川
【お申込み】

お申込みはこちら
※フォームからのお申込みが厳しい場合は、BIOVIA.JP.Post@3ds.com宛に、お名前、会社名、部署、役職、電話番号をご記入のうえお申込みください。

詳細

時間
タイトル
13:00 - 13:10 ご挨拶
13:10 - 14:10 合金構造予測の正確な計算モデル「第一原理フェーズフィールド法」
横浜国立大学 大学院工学研究院 知的構造の創生部門
教授 大野 かおる

これまでのフェーズフィールド法は実験データや経験的なパラメータに頼るため、合金の微細構造を予測することが出来なかった。我々は、第一原理計算、クラスター展開法、ポテンシャル繰り込み理論を併用して、単位胞の中の整数組成比の自由度を離散的な局所自由エネルギーに正確にマップすることで、一切の熱力学的パラメータを用いずに、高い予測能力を持つフェーズフィールドシミュレーションに成功した。これにより、航空機ジェットエンジンのタービンなどに使用されるNi基超合金の基本となるNiAl合金[1,2]や実用Ti64合金の複雑な微細構造を様々な組成比に対して一切のパラメータを使用せずに物理の基本法則のみから正確に予測することに成功した。これより計算機シミュレーションによる合金設計の道が開かれる。

[1] S. Bhattacharyya, R. Sahara, and K. Ohno, “A first-principles phase field method for quantitatively predicting multi-composition phase separation without thermodynamic empirical parameter”, Nature Communications 10, 3451 (2019).

[2] 日本経済新聞「合金構造予測の正確な計算モデル」
(2019年8月26日朝刊9面)
14:10 - 14:50 Pipeline Pilotを用いた第一原理フェーズフィールド法の
インターフェース
ダッソー・システムズ株式会社 桑原 理一

横浜国立大学の大野教授らのグループで最近開発された「第一原理フェーズフィールド法」を実行するためには、合金の取りうる組成ごとに第一原理計算による自由エネルギー計算を行う必要があります。この計算では、各組成に対して原子の平衡位置を少しずらした構造でのエネルギー計算を網羅的に行う必要があり、手作業で一つ一つ計算を行っていくのは現実的ではありません。また、得られた自由エネルギーのデータをフェーズフィールド法のプログラムに渡し、最終的な合金の微細構造を表示するためには、様々なデータ処理が必要となります。そこで、Pipeline Pilotを使用して、第一原理フェーズフィールド法で必要となるワークフローを自動化したプロトコルを作成しましたので、その概要の説明とデモンストレーションを行います。
14:50 - 15:10 休憩
15:10 - 16:00 マルチスケールシミュレーションによる電池設計:
化学からシステムまで
ダッソー・システムズ株式会社 アビジット チャタジー

分子構造に基づく分子モデリングはリチウムイオン電池材料の挙動の知見を得るための鍵となる特性を予測するために使用することができ、電池材料研究者が関心のある特性を計算することができます。BIOVIA Materials Studioに搭載されている様々なモデリングツールは、電池材料研究者が広い材料空間で新しい候補材料を探索してスクリーニングし、セルレベルで材料の挙動を理解することを可能にします。
16:00 - 16:50 高分子の不均一性のマルチスケールシミュレーション
ダッソー・システムズ株式会社 桑原 理一

高分子のネットワーク構造は、ミクロ構造レベルでの不均一性を持ち、機械強度に影響を与えるため、材料特性を評価する上で非常に重要です。実験的にはAFM-IRなどの手法を用いて10-100 nmオーダーでの不均一性を測定できます。その不均一性の微細な空間分布や、それが材料特性にどのような影響を及ぼすのかを解析するためのナノからミクロスケールまで繋げたマルチスケールシミュレーションの事例をご紹介します。
16:50 - 17:00 質疑応答
17:15 - 19:00 懇親会

※内容は変更する場合があります。

お問合せ先: ダッソー・システムズ株式会社
Tel:03-4321-3904 / Email: BIOVIA.JP.Post@3ds.com

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