2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ構造形成・新機能発現における電子論ダイナミクス
| Project Area | Materials Design through Computics: Complex Correlation and Non-equilibrium Dynamics |
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| Project/Area Number |
22104005
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
押山 淳 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80143361)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 剛 独立行政法人物質・材料研究機構, 理論計算科学ユニット, グループリーダー (50354147)
土田 英二 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (50357521)
尾崎 泰助 東京大学, 物性研究所, 教授 (70356723)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 密度汎関数理論 / カー・パリネロ分子動力学法 / 密度行列 / 実空間手法 / ナノ構造 / 新材料 / 電子状態 / 原子構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子論の第一原理に基づく実空間アプローチを計算手法の軸とし、ナノスケール構造体での複合相関と非平衡ダイナミクスの解明、および新たな電子機能を有するナノ構造体の提唱を行うことを目的としている。計算手法の側面での26年度の成果は以下のとおりである。① 京コンピュータ上で高速化を行ってきたRSDFTコードへの、GP-GPUを活用したハイブリッド相関交換エネルギー汎関数の実装を行い、GP-GPUを使わない場合に比べ、1000原子規模計算で6倍の高速化を達成した。②実空間Car-Parrinello分子動力学法（RS-CPMD）コードの開発を行い、京コンピュータ上1000原子規模計算で1タイムステップ2～3秒のCPMD計算を実行可能とした。③ 密度行列の最適化に基づくオーダーN手法であるCONQUESTコードの京コンピュータ上でのチューニングにより、1,000,000原子第一原理計算が可能となった。またオーダーNのBorn-Oppenheimer分子動力学法計算コードが実装された。④ 多機能オーダーN法コードであるOpenMXにおいて、ターゲットシステムを高効率並列計算する際の、空間分割の新たな手法を開発した。以上の手法開発成果を活用し、① グラフェン多重層での層間の捩れが電子状態に劇的変化―フェルミ速度の劇的な減少と電子局在－を引き起こすこと、② エピタキシャル成長で自己組織的に出現するナノファセットの成因解明とそこでの強磁性および反強秩序の出現予測、③ZrB2上でのシリセンの出現とそこでのディラック電子の出現、④Si/Geへテロ接合における固有のナノ構造生成の起因とそこでの電子状態解明、⑤二層シリセンの新たな構造の発見とバルクSiと同程度の半導体ギャップを有することの解明、などの物質科学分野での成果が得られた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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