研究の概要
Uchida stacking motif（新しい原子の積み重なり方）と空間充填・準結晶形成との関連
「原子が密に並んだ1原子層に空孔がある場合、追加した原子はどこに配置されるか？」というシンプルながら深い問題を、古典分子動力学で検証しました。
クラスター描像がクラスター同士の配置で全体のエネルギーを下げる（クラスター間最適化）」のに対し、積層説（Uchida stacking motif）は、密充填A/B/C層と空孔秩序が“通常の原子間ポテンシャルの総和”を最小化するだけで自発的に現れる。言い換えれば、局所配位と高さ（A–B, A–C）の最適化＝密充填により、正二十面体様の局所構造が自然に選ばれる。特別な「クラスター間引力」や追加仮定は不要である。 Uchida stacking motif の簡単なルールで、数多くの複雑な構造をもつ合金を理解することができる。
| 1 | 観点 | クラスター説 | 積層説（Uchida stacking motif） |
|---|---|---|---|
| 基本構成単位 | 多面体クラスター（例：正２０面体） | A/B/C層の積層と空孔秩序 | |
| 配置の考え方 | クラスター同士が詰まる | 空孔を含む密充填層が特定の順番で積層される | |
| 対象とする物質 | 準結晶、近似結晶 | 複雑合金、近似結晶、準結晶？ | |
| 理論的背景 | クラスター間のエネルギー最小化 | 原子間のふつうの力だけで安定化 — クラスター間の特別な力は不要 | |
| 構造記述の視点 | 局所的・集合的 | 全体の周期性・空孔秩序 | |
| 例 | Al-Mn系における種々のクラスター | Al₄Mn, Al₁₇₇Cr₄₉Ni, Al₄Cr で確認 |