Mathematical chemistry for controlling super-degeneracy and its application to next-generation materials design
| Project/Area Number |
19K15501
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Haruta Naoki 京都大学, 福井謙一記念研究センター, 特定助教 (90784009)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 縮退 / 力学的対称性 / 数理化学 / 密度汎関数理論 / 金属クラスター |
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| Outline of Research at the Start |
縮退及び擬縮退は、高い導電性や磁性の原因となることから、電子材料設計の鍵とされている。縮退とは対称性に由来して複数の電子状態が同じエネルギーを有すること、擬縮退は偶発的に起こる擬似的な縮退を指す。本研究代表者は最近、特定の金属元素からなる四面体型クラスターが、球対称の縮退をも超える異常な縮退度の擬縮退（超縮退）をなすことを示し、その原因が力学的対称性と呼ばれる特殊な対称性にあることを突き止めた。本研究では、力学的対称性を軸とした高次の対称性理論を構築することで、偶然でしかなかった超縮退を必然のものとし、既存物質の限界を超える次世代電子材料設計への道を拓く。
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| Outline of Final Research Achievements |
We constructed a novel type of shell model based on orbital splittings and shifts according to the shapes of polyatomic clusters. This theoretical model enables us to predict various stable clusters and unveils a certain periodicity behind clusters. Additionally, we succeeded in finding some super-degenerate substances, including non-tetrahedral cluster X8 and two-dimensional ones. We are now applying a mathematical approach based on Lie algebra to a series of super-degenerate substances.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
今回見出したクラスターの周期律は、元素よりも高次の物質における基本原理を明らかにしたものであり、メンデレーエフの元素周期表とも比肩しうる成果と考えられる。またこれは基礎的に重要なだけでなく、クラスター材料の自在設計につながるという意味で応用的にも重要である。特に、超縮退を発現するクラスターは、電気伝導性や磁性など、縮退度の制御が鍵となる電子物性分野で多大なインパクトを与えるものと考えられる。
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Report
(3 results)
Research Products
(26 results)
