Materials Design thorough Computics: Complex Correlation and Non-Equilibrium Dynamics

• Project Area: Materials Design through Computics: Complex Correlation and Non-equilibrium Dynamics
• Project/Area Number: 22104001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: OSHIYAMA Atsushi 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80143361)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): INABA Mary 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (60282711) ; TAKAHASHI Daisuke 筑波大学, 情報システム系, 教授 (00292714) ; ZHANG Shao-Lian 名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (20252273) ; TSUNEYUKI Shinji 東京大学, 大学院理学研究科, 教授 (90197749) ; WATANABE Satoshi 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (00292772) ; NAKANISHI Hiroshi 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40237326) ; YAMATO Takahisa 名古屋大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90251587) ; IMADA Masatoshi 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (70143542) ; TAKADA Yasutami 東京大学, 物性研究所, 教授 (00126103) ; SATO Kazunori 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60379097)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥54,210,000 (Direct Cost: ¥41,700,000、Indirect Cost: ¥12,510,000); Fiscal Year 2015: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000); Fiscal Year 2013: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2012: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000); Fiscal Year 2011: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000); Fiscal Year 2010: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: コンピューティクス / 計算科学 / 計算機（情報）科学 / 密度汎関数理論 / HPC / ナノ構造・物質 / 強相関物質 / タンパク質 / 計算機科学 / 物質科学 / 複合相関 / 非平衡ダイナミクス / 計算物質科学 / 情報科学 / ナノ構造 / 電子物性 / 原子構造 / 量子論 / コンピュータサイエンス / 次世代コンピュータ / 量子多体系 / コンピュータ・サイエンス / アーキテクチャ

Outline of Annual Research Achievements

本新学術領域研究「コンピューティクスによる物質デザイン：複合相関と非平衡ダイナミクス」は計算物質科学分野および実験物質科学分野の研究者と計算機科学（情報科学）分野の研究者による学際的融合研究により、物質科学の喫緊の課題である複合相関と非平衡ダイナミクスの問題解決を目的として、平成22年度～平成26年度に研究活動が遂行された。計画研究12班と公募研究34班によって、多彩な研究活動が展開され、その成果は、査読付きの学術雑誌に発表された884篇の論文、42篇の書籍、国際会議での335件の招待講演、国内会議での163件の招待講演という形で公表され、27件の受賞という形で結実している。とくに、大規模実空間密度汎関数法によるシリコン・ナノワイヤー計算でACM/IEEEのゴードン・ベル賞を獲得した。平成27年度に実施された事後評価では「Ａ」の評価を得ている。
平成27年度の「終了研究領域」としての研究活動においては、得られた成果の発信を行った。各計画研究、公募研究の成果の内容を記述した全224ページの英文の報告書を作成した。これはコンピューティクス・アプローチの物質科学における有用性を広く知らしめるものであり、計算科学分野、実験科学分野、計算機科学分野の、国内222名、国外41名の著名な研究者にカラー冊子の形で送付された。この報告書は電子版でも作成されており、ウェブページ、http://computics-material.jp/jpn/achievement/index.html において全ての人々にオープンな形で公開されている。また各年度の成果報告書も上記のサイトで公開されている。
本新学術領域研究で確立したコンピューティクス・アプローチの展開として、文部科学省『ポスト「京」で取り組むべき社会的・科学的課題に関するアプリケーション開発・研究開発』プロジェクトが平成27年度から開始された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Density-Functional Study of Atomic and Electronic Structures of Multivacancies in Silicon Carbide (2016)
  • Author(s): J.-I. Iwata, C. Shinei and A. Oshiyama
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 93 Issue: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.125202
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Large-Scale Real-Space Density-Functional Calculations: Moire-Induced Electron Localization in Graphene (2015)
  • Author(s): A. Oshiyama, J.-I. Iwata, K. Uchida and Y. Matsushita
  • Journal Title: J. Appl. Phys. Volume: 117 Issue: 11 Pages: 112811-112811
  • DOI: 10.1063/1.4913837
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Energetics, Electron States, and Magnetization in Nearly Zigzag-Edged Graphene Nano-Ribbons (2015)
  • Author(s): S. Suda and A. Oshiyama
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn Volume: 84 Issue: 2 Pages: 024704-024704
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.024704
  • NAID: 40020360723
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structural Stability and Energy-Gap Modulation through Atomic Protrusion in Freestanding Bilayer Silicene (2015)
  • Author(s): Y. Sakai and A. Oshiyama
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 91 Issue: 20
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.201405
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Origin of Repulsive Interactions between Bunched Steps on Vicinal Solid Surfaces (2015)
  • Author(s): K. Sawada, J.-I. Iwata and A. Oshiyama
  • Journal Title: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology Volume: 13 Issue: 0 Pages: 231-234
  • DOI: 10.1380/ejssnt.2015.231
  • NAID: 130005071336
  • ISSN: 1348-0391
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crossover between silicene and ultra-thin Si atomic layers on Ag (111) surfaces (2015)
  • Author(s): Z.-X. Guo and A. Oshiyama
  • Journal Title: New Journal of Physics Volume: 17 Issue: 4 Pages: 045028-045028
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/4/045028
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Density-Functional Study of Atomic and Electronic Structures of Multivacancies in Silicon Carbide (2015)
  • Author(s): Y. Sugihara, K. Uchida and A. Oshiyama
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Janan Volume: 84
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Electron doping through lithium intercalation to interstitial channels in tetrahedrally bonded SiC (2015)
  • Author(s): Y. Sakai and A. Oshiyama
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 118 Issue: 17
  • DOI: 10.1063/1.4934865
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structural evolution and optoelectronic applications of multilayer silicene (2015)
  • Author(s): Z.-X. Guo, Y.-Y. Zhang, H. Xiang, X.-G. Gong and A. Oshiyama
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 92 Issue: 20
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.201413
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス平成23年度成果報告書 (2012)
  • Author(s): 押山淳, 他
  • Journal Title: 冊子形式 Pages: 150-150
• [Journal Article] コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス平成22年度成果報告書 (2011)
  • Author(s): 押山, 他
  • Journal Title: 冊子形式 Volume: 1 Pages: 78-78
• [Presentation] 密度汎関数理論によるSiC(0001)面上のグラフェン生成初期過程の微視的機構 (2016)
  • Author(s): 井本文裕、岩田潤一、M. Boero、押山淳
  • Organizer: 日本物理学会第17回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] バンド・アンフォールディング法による捩れ二層グラフェンのフェルミ速度変調機構解明 (2016)
  • Author(s): 西紘史、松下雄一郎、押山淳
  • Organizer: 日本物理学会第17回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] 4H-SiC(11-20)面酸化における初期O2吸着およびCO/CO2脱離反応経路の探索 (2016)
  • Author(s): 李瀚、松下雄一郎、M. Boero、押山淳
  • Organizer: 日本物理学会第17回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] Multi-step atomic interchange mechanism for atom manipulation on semiconductor surface (2016)
  • Author(s): B. Enkhtaivan, A. Oshiyama
  • Organizer: American Physical Society March Meeting
  • Place of Presentation: Baltimore Convention Center, USA
  • Year and Date: 2016-03-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Interlayer interaction that is decisive in the ernegy gap of a few-layer phosphorene (2016)
  • Author(s): Y. Sugihara, A. Oshiyama
  • Organizer: American Physical Society March Meeting
  • Place of Presentation: Baltimore Convention Center, USA
  • Year and Date: 2016-03-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Electronic structures in SiC/SiO2 interface from first-principles calculation (2016)
  • Author(s): Y. Matsushita, M. Boero, A.Oshiyama
  • Organizer: American Physical Society March Meeting
  • Place of Presentation: Baltimore Convention Center, USA
  • Year and Date: 2016-03-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Band unfolding によるランダム固溶熱電材料のバンド構造の考察 (2015)
  • Author(s): 桂ゆかり，岩田潤一 ，押山淳
  • Organizer: 第12回日本熱電学会学術講演会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] Experimental and theoretical study of electron transport through single π-stacked systems and ionic wires (2014)
  • Author(s): 木口学
  • Organizer: International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design
  • Place of Presentation: 小柴ホール（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-03
  • Invited
• [Presentation] Scientific Simulation on Zetta-Scale computing systems (2014)
  • Author(s): 平木敬
  • Organizer: International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design
  • Place of Presentation: 小柴ホール（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-03
  • Invited
• [Presentation] Krylov subspace theories and one-hundred-million-atom electronic structure calculations on the K computer (2014)
  • Author(s): 星健夫
  • Organizer: International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design
  • Place of Presentation: 小柴ホール（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-03
  • Invited
• [Presentation] Novel reaction mechanism of Lithium-ion battery electrolyte by DFT free energy calculation with parallel blue-moon ensemble on K computer (2014)
  • Author(s): 館山佳尚
  • Organizer: International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design
  • Place of Presentation: 小柴ホール（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-03
  • Invited
• [Presentation] Large-Scale Real-Space Density-Functional Calculations: Moiré-Induced Electron Localization in Graphene and Floating States in SiC (2014)
  • Author(s): A. Oshiyama
  • Organizer: 32nd International Conference on the Physics of Semiconductors
  • Place of Presentation: Austin, Texas, USA
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-15
  • Invited
• [Presentation] Materials Design through Computics: Large-Scale Density-Functional Calculations for Nanomaterials in the Real-Space Scheme (2013)
  • Author(s): Ａｔｓｕｓｈｉ Ｏｓｈｉｙａｍａ
  • Organizer: Intｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Summer School on HPC Challenges in Computational Sciences
  • Place of Presentation: Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ＮＹＣ， ＵＳＡ
  • Invited
• [Book] Ｃａｒ－Ｐａｒｒｉｎｅｌｌｏ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｙｎａｍｉｃｓ （Encyclopedia of Nanotechnology） (2015)
  • Author(s): B. Mauro and A. Oshiyama
  • Total Pages: 10
  • Publisher: Ｓｐｒｉｎｇｅｒ
• [Book] コンピューティクスによる物質デザイン：複合相関と非平衡ダイナミクス 平成２４年度報告書 (2013)
  • Author(s): 押山淳 他
  • Total Pages: 150
  • Publisher: 自費
• [Remarks] コンピューティクスによる物質デザイン
  • URL: http://computics-material.jp/
• [Remarks] Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｃｏｍｐｕｔｉｃｓ
  • URL: http://computics-material.jp/index-e.html
• [Remarks] コンピューティクスによる物質デザイン / 研究成果
  • URL: http://computics-material.jp/jpn/achievement/index.html
• [Remarks] Materials Design through Computics /Achievements
  • URL: http://computics-material.jp/eng/achievement/index.html
• [Remarks] コンピューティクスによる物質デザイン：複合相関と非平衡ダイナミクス
  • URL: http://computics-material.jp/
• [Remarks] コンピューティクスによる物質デザイン：複合相関と非平衡ダイナミクス
  • URL: http://computics-material.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://computics-material.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://computics-material.jp/