2016 Fiscal Year Annual Research Report
Non-equilibrium quantum transport theory for current and noise of single molecules and organized molecular networks
| Project Area | Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function |
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| Project/Area Number |
25110009
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
浅井 美博 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター, 研究センター長 (20192461)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Buerkle Marius 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター, 研究員 (00756661)
中村 恒夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター, 主任研究員 (30345095)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 非平衡量子伝導理論 / 弾性・非弾性散乱効果 / 電流ノイズ / 計数統計理論 / 電子相関効果、強相関効果 / 第一原理計算 / 原子スウィッチメモリ / マルチスケール理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度の研究実施計画に従い以下の（１）～（４）の研究を実施した。（１）電荷のトラップ・デトラップ過程などの内在的な要因に基づく電流揺らぎの理論機構の解明研究：この過程を良く表す理論モデルを探索すると同時にクーロン相互作用やそれに対する電子相関効果が電流に及ぼす影響を解明するために自身で導出した理論式をベースにそれを計数統計理論にもとづくノイズ（揺らぎ）計算に拡張するために必要な数式導出の準備研究を行った。（２）単一分子素子を構成要素とするネットワーク回路の電気特性を予測するための電気伝導理論の導出：想定するネットワーク構造に適したマルチスケールモデリングの検討を行い、回路理論などのマクロの見地からの検証を行った。（３）強い非線形的な電気特性に対する材料設計への興味から実施する電流に対する強相関効果の理論解明：この研究は（３－１）理論モデルを用いた研究と（３－２）第一原理計算を用いた研究の二つに分けて実施した。（３－１）ハバード鎖からなるチャネル導体に２電極に接続したモデルに対して時間依存密度行列繰り込み群（t-DMRG）法を用いた電流計算を実施し強相関効果が電気伝導度のチャネル長依存性に及ぼす影響を明らかにした。（３－２）予定を変更しグラフェン電極を用いた１００ナノメートル規模の長鎖オリゴマーの電気特性に対する第一原理計算解析を実施した。（この系が非常に強い非線形的な電気特性を示す事が実験的に示されたため計画を変更して第一原理計算のターゲットとした）神経模倣情報処理に用いる事ができる特異な輸送特性を探索するため単分子の電荷・熱・スピンなどの輸送特性について第一原理計算研究を実施しその成果を論文発表した。（４）原子スウィッチメモリ機構の第一原理計算を用いた研究：原子層超格子構造を持つ相変化メモリ材料のスウィッチ機構を解明した。この結果をまとめて論文投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね計画通り、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
（３）と（４）に関しては既に結果も出ており、今後はそれを取りまとめ成果発表につなげる。
（１）と（２）に関しては研究実施中であり今年度中に結果を得てその取りまとめに入ることを目標とする。
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