モンテカルロ法とR因子法による結晶構造モデル作成プログラム Crystal Structure Model-Assembly Program Using the Monte Carlo and the R-factor Method

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著者

    • 三浦 裕行 MIURA Hiroyuki
    • 北海道大学理学研究科 Division of Earth and Planetary Science, Graduate School of Science, Hokkaido University
    • 菊地 武 KIKUCHI Takeshi
    • 北海道大学理学研究科 Division of Earth and Planetary Science, Graduate School of Science, Hokkaido University

抄録

粉末X線回折デ-タをもとに結晶構造を自動的に探索するプログラムを作成し、有効性を確認した。リートベルト法においては計算のもとになる構造モデルをあらかじめ与える必要があり、構造未知の物質に対しては大変困難な作業となる。本プログラムは粉末X線回折デ-タ、格子定数、空間群、組成式、Z数をもとに空間群で決められた対称を満足するように個々の原子を乱数で配置してモデルをつくり、R因子を用いて選別することにより真の構造モデルを探索する。原子位置が収束してきた段階で、探す範囲を得られたモデルの原子位置の近傍に限定することにより全体の計算時間を大きく短縮することが可能である。Pentium-166のパーソナルコンピューターを用いてbrookite (TiO<SUB>2</SUB>, Z=8) および forsterite (Mg<SUB>2</SUB>SiO<SUB>4</SUB>, Z=4) の構造を2日以内で解くことができた。

This paper describes a computer program which constructs crystal structure models using the Monte Carlo and the R-factor method from powder X-ray diffraction data. In order to study an unknown crystal structure by the Rietveld method, a correct structure model must be prepared in advance. This is usually very difficult when no information is available about the structure. A program which automatically constructs a crystal structure model of the object material would simplify the task of solving the structure of the powdered material by the Rietveld method. This program, which sets atomic positions by the Monte Carlo method, requires XRD data, cell constants, a space group, a chemical formula, and a Z-number (the number of the formula in a unit cell). Wyckoff positions and coordinates of independent atoms in a unit cell are selected by random numbers, and theoretical XRD data are calculated. The R-factor of the model is calculated from theoretical and observed XRD data. Hundreds of models of a low R value are selected and stored. As atoms of the stored model concentrate in a particular area, search areas are restricted to the vicinity of these atoms, a process which minimizes the total calculation time. Using this program and a personal computer (Pentium 166), the structure of brookite (TiO<SUB>2</SUB>, Z=8) and forsterite (Mg<SUB>2</SUB>SiO<SUB>4</SUB>, Z=4) could be solved within one or two days, which demonstrates that this method is a powerful tool to solve the structure of powder materials.

収録刊行物

  • The Journal of chemical software  

    The Journal of chemical software 5(4), 163-172, 1999-12-15 

    SOCIETY OF COMPUTER CHEMISTRY, JAPAN

参考文献:  5件

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被引用文献:  1件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10004709297
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10470405
  • 本文言語コード
    ENG
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    09180761
  • NDL 記事登録ID
    4976167
  • NDL 雑誌分類
    ZP1(科学技術--化学・化学工業) // ZM13(科学技術--科学技術一般--データ処理・計算機)
  • NDL 請求記号
    Z17-1611
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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