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전자론 계산에 의한 새로운 화합물 탐색

전문가 제언: ○ 3원계, 4원계 및 그 이상의 고차원계 광역 조성에서 안정한 금속간화합물을 탐색하기 위하여, 실험적 연구에 앞서서 수많은 금속간산화물 중에서 어떤 것을 선별하여 실험을 할 것인가 하는 문제를 해결하는 데는 생성 엔탈피의 계산을 이용하는 것이 효과적이다.

○ Miura 등은 3원계 및 4원계 합금의 엄청난 수의 후보에 대하여, 보충구면파(ASW; Augmented Spherical Wave)법이 신속한 생성 엔탈피 계산을 위한 방법이라고 생각하고, 전자론 계산에 기초하여 AB 2원계 화합물의 안정성을 평가하고 이를 확장하여 4원계 금속간화합물의 안정성을 평가하였다.

○ 계산의 정확성을 평가하기 위하여, 99개의 등-원자(equi-atomic) 화합물 B2, L10 및 B19의 생성 엔탈피를 추정하고, 각 합금에 대하여 가장 안정한 구조를 문헌과 비교하였다.

○ 보고된 구조의 75%는 계산 결과와 일치하는 것으로 밝혀졌고, B19 구조는 L10 구조보다 덜 안정한 것으로 평가되었다.

○ Co-Fe-Ti-Zr 등-원자 4원계 조성 호이슬러(Heusler) 유사 구조의 생성 엔탈피도 추정되었고, 이들 4원계 화합물은 2원계 B2-CoFe, CoZr, FeTi 및 FeZr의 추정 생성 엔탈피에 비해 불안정하였다.

○ 실험적 연구로 4원계 화합물 조성에 가까운 상이 구조는 라바스(Lavaes)-C14 Fe2Zr이지만, 호이슬러 형 또는 bcc 구조가 아님을 밝혔다.

○ Miura 등의 결론은 ASW 계산과 실험적 연구의 결합은 비교적 대칭 구조를 갖는 화합물의 광역 연구에 적당하다는 것이다.

○ 국내에서는 아직 보충구면파 계산법이나 화합물 안정성 평가에서 전자론 계산에 기초한 연구는 드문 것으로 보인다. 일부 보충평면파 계산을 사용하는 연구가 간혹 있을 뿐이다.

저자: Seiji Miura, Satoshi Takizawa, Kenji Ohkubo et al
자료유형: 학술정보