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【プレリリース】理想粒成長の統計的振る舞いを超大規模シミュレーションにより解明(高木知弘 准教授)

機械工学系高木知弘准教授を中心とする共同研究グループは、スーパーコンピュータ上での大規模フェーズフィールド法シミュレーションにより理想粒成長現象を再現し、その統計的ふるまいの正確な解明に成功しました。
金属固体内の結晶粒の成長や、石鹸泡やビール泡の粗大化など、界面に区切られた多くの小区画(セル)が競合的に成長する現象は自然界において数多く見られます。理想粒成長は、このようなセル構造形成を考える上で最も単純化された理想的モデルであり、理論・実験・数値シミュレーションの各方面から広く研究されてきました。しかしながら、理想的条件下で多くのセルの挙動を追跡することは、実験や従来規模のシミュレーションでは難しく、現象の真の統計的ふるまいは未だ明らかではありませんでした。

 本学機械工学系 高木知弘准教授、北海道大学大学院工学研究院材料科学部門 大野宗一准教授、東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻 澁田靖准教授、東京大学情報基盤センタースーパーコンピューティング研究部門 下川辺隆史准教授、東京工業大学学術国際情報センター 青木尊之教授らは、今回、理想粒成長において、古くから理論的に予言されてきた統計的定常状態が達成される一方で、定常状態における組織形態が古典的理論から大きく乖離することを明らかとしました。本成果は、あらゆるセル構造形成現象の理解に対し有益な基盤を与えるものと期待されます。
本研究は英国のオンライン科学雑誌Nature Partner Journal (npj) Computational Materialsに掲載されました。

 なお、本研究は科研費基盤研究(B)、科研費基盤研究(S)、学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点および、革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラの助成を受けて実施されました。また本研究の一部は、文部科学省ポスト「京」重点課題7「次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成」(CDMSI)の一環として実施したものです。

プレスリリース(pdf) URL https://www.kit.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2017/07/170703_takaki_press.pdf 
Nature Partner Journal (npj) Computational Materials URL http://www.nature.com/articles/s41524-017-0029-8

  • 大規模理想粒成長シミュレーションのスナップショット。界面で区切られた多数のセル(結晶粒)の競合成長が再現されている。赤枠内は領域の一部の拡大図を示す。大規模理想粒成長シミュレーションのスナップショット。界面で区切られた多数のセル(結晶粒)の競合成長が再現されている。赤枠内は領域の一部の拡大図を示す。
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京都工芸繊維大学
工芸科学部 機械工学課程

機械物理学専攻/
機械設計学専攻