Development of fast Berry phase calculation methods for electronic structure calculations and its application to energy conversion materials

• Project/Area Number: 24K02950
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60100:Computational science-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 山口 直也 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 助教 (70868116)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 見波 将 京都大学, 工学研究科, 助教 (10876840) ; 石井 史之 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (20432122)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2028: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2027: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2026: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2025: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2024: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: ベリー位相 / 第一原理電子状態計算 / エネルギー材料 / 電場 / 高速化

Outline of Research at the Start

本研究では、材料の電子状態の予測・解析に必要な電子状態計算における高速なベリー位相計算手法を開発し、その手法をエネルギー変換材料に適用する。まずベリー位相計算手法の開発・高度化を行う。さらに応用計算により得られたデータから、材料設計指針を提案する。広範な物質群に対して応用計算を行うことで、高速化手法の汎用性能の検証を行うと同時に、異常ネルンスト効果（熱電変換）、シフト電流（光電変換）、スピン流-電流変換、マルチフェロイクス等の次世代エネルギー変換機構に特化した材料物性データを得る。電場印加計算コードの高速化を行い、電場下の材料物性も調べる。