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Next-generation informatics connecting ultra-large-scale electronic structure calculations and flexible devices

Research Project

Project/Area Number 21K19773
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

Hoshi Takeo  鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80272384)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤田 貴敏  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主幹研究員 (70767970)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywordsフレキシブルデバイス / インフォマティクス / 主成分分析 / 大規模電子状態計算 / 有機太陽電池 / 有機ELディスプレー / エキシトン / 高速数値計算 / 有機フレキシブルデバイス / 光電子デバイス / 非理想構造向けインフォマティクス / 記述子設計 / 次世代マテリアルインフォマティクス / 非理想構造有機分子集合体
Outline of Research at the Start

フレキシブル(薄くて柔らかく曲げたり巻いたりできる)デバイス材料設計に向け,次世代インフォマティクスの萌芽を築く.太陽電池・ディスプレーなど,フレキシブルデバイスは次世代Internet-of-Things(IoT)の中核をなす.本研究では,独自開発の大規模電子状態計算法とスーパーコンピュータ向け高速計算技術をシーズとして,研究協力者(実験系研究者)とも協力し,非理想構造系での記述子設計を中核に,産業展開の萌芽を目指す.

Outline of Final Research Achievements

The present research gave the seeds of next-generation informatics for the design of flexible (thin, soft, bendable and rollable) device materials, such as organic solar cells and OLED displays, medical sensor. Its foundation is the calculation of physical properties and descriptor design in non-ideal molecular assemblies. In particular, we developed the one-body (carrier) wavefunction method, the two-body (exciton) wavefunction method and the high-perforance numerical method based on two types of original large-scale electronic structure calculation methods. The above methods enabled us to develope new methods for the calculation of physical properties and descriptor design. The proof of concept was shown in informatics such as principal component analysis. In the future, the three methods will be fused together into a new informatics field.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機材料に基づくフレキシブル(薄くて柔らかく曲げたり巻いたりできる)デバイスとして,有機太陽電池・有機ディスプレー・医療センサーなどが,次世代社会を支える基盤として注目されている.一方,材料インフォマティクスは米国の「マテリアルゲノム計画」などを契機に大いに発展したが,限界も明らかになり,これまでフレキシブルデバイスには適用できていなった.本研究は,我が国における産業革新を目指し,フレキシブルデバイスに向けた次世代インフォマティクスの萌芽を築いた研究であり,学術的・社会的意義は非常に大きい.

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Fragment-Based Excited-State Calculations Using the GW Approximation and the Bethe-Salpeter Equation2021

    • Author(s)
      Takatoshi Fujita, Yoshifumi Noguchi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 125 Issue: 49 Pages: 10580-10592

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.1c07337

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電子波動関数に基づく記述子を用いた乱れた有機高分子系の主成分分析2023

    • Author(s)
      寺地雄真, 藤田貴敏, 福島孝治, 星健夫
    • Organizer
      日本応用物理学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Bridging between algorithms and applications: novel numerical libraries and the performance prediction by Bayesian inference2022

    • Author(s)
      Takeo Hoshi
    • Organizer
      Challenges and Advances in Solving Eigenproblems for Electronic-Structure Theory, CECAM Flagship Workshop, Lausanne, Switzerland
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ホスト・ゲスト型有機EL分子集合体の量子波束シミュレーション2022

    • Author(s)
      入澤はな, 沢頭孟, 星健夫
    • Organizer
      応用物理・物理系学会中国四国支部支部合同学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 波束シミュレーションに向けたホスト・ゲスト型有機分子集合体構造データの自動生成2022

    • Author(s)
      沢頭孟, 入澤はな, 星健夫
    • Organizer
      応用物理・物理系学会中国四国支部支部合同学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] P3HT/PCBMにおける電荷分離ダイナミクスと分光シグナルの理論解析2022

    • Author(s)
      藤田貴敏
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 光電変換過程の量子ダイナミクスと時間分解分光2022

    • Author(s)
      藤田貴敏
    • Organizer
      計算物質科学人材育成コンソーシアム(PCoMS)シンポジウム &計算物質科学スーパーコンピュータ共用事業報告会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 大規模電子状態計算を用いた有機半導体材料の光電子物性2022

    • Author(s)
      藤田貴敏
    • Organizer
      スーパーコンピュータワークショップ2022「 複雑電子状態の理論・計算科学」
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 電子状態計算と時間分解分光によるP3HT/PCBMの電荷分離の解析2022

    • Author(s)
      藤田貴敏
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 部分固有対計算法による有機分子集合体系大規模電子状態計算2021

    • Author(s)
      農本崚介, 星健夫
    • Organizer
      応用物理会中四国支部学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 星健夫ホームページ(ResearchMap)

    • URL

      https://researchmap.jp/takeo_hoshi/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 藤田貴敏ホームページ(ResearchMap)

    • URL

      https://researchmap.jp/takatoshi.fujita

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究代表者(星健夫)ウェブページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/takeo-hoshi/

    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-07-13   Modified: 2024-01-30  

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