First-principles calculation of anharmonic parameters and its application to negative-thermal-expansion materials

• Project/Area Number: 25K01498
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Institute of Science Tokyo
• Principal Investigator: 望月 泰英 東京科学大学, 物質理工学院, 助教 (30910179)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2028: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2027: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2026: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2025: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
• Keywords: フォノン / 第一原理計算 / 負熱膨張材料 / グリュナイゼン定数 / 擬調和近似

Outline of Research at the Start

第一原理計算を用いた機構解明と新物質探索に関する長年の研究代表者の知識と経験を最大限活用し，負熱膨張材料に対するブレイクスルーを起こすため，従来の数百倍高速な，機械学習を併用した分子動力学計算及び，熱的揺らぎを組み込んだフォノン計算を実行する．本研究では，グリュナイゼン定数以外の2種類の非調和定数の計算手法を確立したのち，既報の負熱膨張材料の精緻な機構解析，様々な負熱膨張材料にみられる統一的機構の解明，従来までに成し遂げられた例のない，理論計算を基にした新規負熱膨張材料の探索と実証に挑戦する．