5f電子化合物の物性に関する研究

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長谷川 彰*; 中村 雅弘  

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本研究は、5f電子化合物即ちアクチニド化合物の電子構造を明らかにするための計算物理学的手法を開発し、核燃料物質の物性を理論的に研究すると共に有用な新物質の探索及び開発へ向けての手がかりを得ることを目的とする。まず、これまで明確な指針が無かったAPW法におけるマフィンテイン球半径を、変分パラメータとして変分法により決定する変分APW法を説明し、アルカリ・テルル化合物に対して行った計算結果を報告する。アクチニド化合物の電子構造を計算するために、この手法を相対論的に拡張した。この変分RAPW法を炭化ウラン(岩塩型結晶、常磁性体)に用いた計算結果を報告する。また、RAPW法に相対論的な電流及びスピン密度汎関数理論を用いた計算結果を併せて報告する。この手法は、これまで考慮されてきた電荷密度の他に磁化密度を密度汎関数法における基本パラメータとして用い、磁場の効果を考慮した密度汎関数法となっている。3価のランタニドイオンに対する計算結果は経験則であるHund則に良く従い、この効果が一粒子エネルギー準位に無視できない変化を与えることが示された。

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