化学反応活性化型分子デバイスの設計を目的とした第一原理計算プログラムの開発

• Project/Area Number: 17710114
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Microdevices/Nanodevices
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 多田 朋史 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 助教 (40376512)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2007: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 第一原理計算 / 非平衡グリーン関数法 / 分子デバイス / 分子ワイヤ / 非平衡状態 / ナノワイヤ

Research Abstract

化学反応活性化型の分子デバイス設計を目的とした第一原理計算プログラムの開発においては、分子デバイス(非平衡開放系)の電子状態計算を行うためのプログラムが必要であるため、本研究課題にて第一原理計算プログラム・ガウシアンに非平衡グリーン関数法プログラムを組み込むことで本研究の目的を達成した。
1.昨年度において導入したガウシアンベースのグリーン関数法をもとに、印加電圧の影響を計算できる非平衡グリーン関数法を導入し、プログラムの整備を行った。本研究課題で提案したSubmatrix Inversion法を取り入れたプログラムとなっており、全電子計算が必要とされるような場合の電流電圧特性計算も実行可能である。
2.分子デバイスの設計では、分子デバイスの特性を制御するという課題が急務とされている。これは本研究課題のメインテーマではないものの、本テーマと大変密接に関わっておりこの特性制御を実現する上で核磁気共鳴(NMR)現象の観測が重要であるという提案を昨年度行った。本最終年度では、核スピンと伝導電子との相互作用を具体的に見積もる手順を提案し、それをもとに観測可能性についての検討を行った。

Research Products

• [Journal Article] Theoretical Study on a Benzene-1, 4-dithiolate Molecular Bridge between Gold Electrodes in Water Solution (2007)
  • Author(s): Arihiro Tawara
  • Journal Title: Proceeding of the 3rd SNU-TU-UT Student Workshop 1 Pages: 62-65
• [Journal Article] Submatrix inversion approach to the ab initio Green's function method for electrical transport (2006)
  • Author(s): Tomofumi Tada
  • Journal Title: Electrical Journal of Surface Science and Nanotechnology 4 Pages: 484-484
  • NAID: 130004439039
• [Journal Article] Effects of energetic stability in transport measurements of single benzene-dithiolate by STM break junction technique (2006)
  • Author(s): Satoru Tanibayashi
  • Journal Title: Chemical Physics Letters 428 Pages: 367-367
• [Journal Article] Tight-Binding Analysis of Surface of Electrical Conduction Measured with Micro-Multipoint Scanning tunneling Microscopy Probes (2006)
  • Author(s): Ryoji Suzuki
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 45 Pages: 2136-2136
• [Journal Article] Quantum transport effects in Copper(II) phthalocyanine sandwiched between gold nanoelectrodes (2005)
  • Author(s): Tomofumi Tada, Shinya Hamayama, Masakazu Kondo, Kazunari Yoshizawa
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B 109 Pages: 12443-12443
• [Journal Article] A theoretical measurement of the quantum transport through an optical molecular switch (2005)
  • Author(s): Masakazu Kondo, Tomofumi Tada, Kazunari Yoshizawa
  • Journal Title: Chemical Physics Letter 412 Pages: 55-55
• [Journal Article] Computational study on stable structures, formation energies, and conductance of single benzene-dithiolate between two Au electrodes (2005)
  • Author(s): Satoru Tanibayashi, Tomofumi Tada, Satoshi Watanabe, Kazunari Yoshizawa
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 44 Pages: 7729-7729
  • NAID: 130004766085
• [Journal Article] Submatrix inversion approach to the ab initio Green's function method for electrical transport
  • Author(s): Tomofumi Tada, Satoshi Watanabe
  • Journal Title: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 印刷中
  • NAID: 130004439039
• [Presentation] 非平衡グリーン関数法による単一分子接合系の超微細相互作用とNMR特性の検討 (2008)
  • Author(s): 多田朋史
  • Organizer: 日本物理学会 第63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学本部キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-26
• [Presentation] Ab initio Green's function study on STM-NMR simulation of single molecular devices (2007)
  • Author(s): Tomofumi Tada
  • Organizer: ICN+T 2007
  • Place of Presentation: ストックホルム
  • Year and Date: 2007-07-03