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水の比熱; 経路積分分子動力学法によるアプローチ

Heat capacity of water; Path integral molecular dynamics approach

志賀 基之   

Shiga, Motoyuki

一般に、比熱を定量的に計算することは分子シミュレーションに難しいが重要な問題である。その理由は、特に低い温度領域では原子運動の量子力学的効果が大きいからである。このような量子系に対して有効なのは、経路積分シミュレーション法である。しかしながら、比熱はエネルギーの分散値であるゆえに多大な計算量を必要とするため、近年の並列型コンピュータと効率の良いアルゴリズムをもってして初めて可能になってきた。本講演では、経路積分分子動力学法を用いた比熱計算法を紹介するとともに、水の三態の比熱について応用計算について紹介する。

In general, quantitative estimation of heat capacity has been a difficult but an important issue in molecular simulation. This is because heat capacity involves quantum mechanics of atomic motions, particularly at the low temperature range. One of the useful approaches to such quantum systems is path integral simulation method. However, heat capacity, which is the dispersion of energy, is so computationally demanding that it was not feasible until the recent development of parallel computers and efficient algorithms. In this paper, we introduce a path integral molecular dynamics approach for the estimation of heat capacities, and apply this technique to three states of water.

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