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2016 Fiscal Year Research-status Report

新規ナノカーボンの電子・格子物性における超周期構造とランダム構造の競合効果

Research Project

Project/Area Number 15K17435
Research InstitutionGifu University

Principal Investigator

小野 頌太  岐阜大学, 工学部, 助教 (40646907)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords非平衡 / フォノン / 緩和 / 超格子 / バンドギャップ / 励起子
Outline of Annual Research Achievements

本年度前半は、昨年度に行った研究成果(ナノチューブキャップの局在電子エネルギーにおける幾何形状効果の解明、ナノカーボン太陽電池における電荷移動励起子解離の機構解明、GW理論の簡単な系への適用、およびその拡張)を整理・拡張し、論文として発表した。
以下、本年度後半に実施した研究を列記する。(1)バルクフォノンの熱化を理解するため、非平衡フォノンの超高速緩和過程に関する数値シミュレーションと解析的計算を行った。簡単なモデルの導出を行うことで特異な緩和動力学を明らかにし、固体の時間分解分光実験に新奇な解釈を与えた。本研究成果は、様々な系の超高速格子物性を理解するための基礎となるものである。(2)超周期構造を示す系の電子物性を理解することおよびその特異物性の応用可能性を模索することを目的とし、超格子ポテンシャル中の2次元物質のバンド構造計算を行った。計算結果に基づき、ポテンシャル周期・振幅とバンドギャップ値との相関を解明し、特異物性を実験に先立って予測した。(3)グラフェンに有限のバンドギャップを付加することを目的とし、金属基板上のグラフェン電子構造における原子層形状効果を調べた。その結果、実験と整合する理論計算結果が得られた。現在、詳細な解析を進めている。本研究は、超周期構造およびランダム構造を示す系の電子物性を理解するための基礎となるものである。(4)また、昨年度に引き続き、低次元励起子物性とフラーレン重合体物性についての基礎研究を行った。興味深い計算結果が得られており、その解析を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度4月に岐阜大学工学部にて独立した研究室を立ち上げ、新規に非平衡フォノンの超高速緩和についての理論研究を開始した。数値シミュレーション、解析的計算、理論の実験への適用を行い、論文としてまとめることができた(査読中)。今後の研究課題も明確になり、新たな研究を順調にスタートさせることができた。低次元系の電子・格子物性の基礎研究についても、いくつかの基本的な結果が得られたという点で、順調に進んでいる(査読中)。

Strategy for Future Research Activity

超高速緩和の研究に関して、理論と実験との比較を行うため、より正確な格子ポテンシャルを用いてシミュレーションを行う必要がある。また、超高速緩和における電子フォノン散乱効果、励起子効果、低次元効果等については未だ十分に理解できていないため、理論の拡張が必須である。低次元系の電子・格子物性の研究に関して、研究室学生に計算補助を依頼し、研究の効率化を図る。

Causes of Carryover

2016年4月に横浜国立大学から岐阜大学に異動し、研究室を新規に立ち上げた。これに伴い、(1)出張旅費としての支出額が当初の見積もり額よりも多くなった。(2)研究室で使用するワークステーションを新規に購入する必要が生じた。そこで、(3)当初予定していた米国出張と北海道大学のスパコン使用を取り下げた。次年度使用額はこれら3つの理由によって生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

PC関連消耗品および出張旅費として使用する。

  • Research Products

    (10 results)

All 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] A simple derivation of the exact quasiparticle theory and its extension to arbitrary initial excited eigenstates2017

    • Author(s)
      Kaoru Ohno, Shota Ono, and Tomoharu Isobe
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 146 Pages: 084108-1:15

    • DOI

      10.1063/1.4976553

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationship between cap structure and energy gap in capped carbon nanotubes2016

    • Author(s)
      Shota Ono, Kousei Tanikawa, Riichi Kuwahara, and Kaoru Ohno
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 145 Pages: 024702-1:6

    • DOI

      10.1063/1.4955495

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Combined impact of entropy and carrier delocalization on charge transfer exciton dissociation at the donor-acceptor interface2016

    • Author(s)
      Shota Ono and Kaoru Ohno
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 94 Pages: 075305-1:10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.94.075305

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A self-consistent GW approach to the van der Waals potential for a helium dimer2016

    • Author(s)
      Toru Shoji, Riichi Kuwahara, Shota Ono, and Kaoru Ohno
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 18 Pages: 24477-24483

    • DOI

      10.1039/c6cp04678a

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ドナー・アクセプター界面における電荷移動励起子解離の起源2017

    • Author(s)
      小野頌太、大野かおる
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-20
  • [Presentation] カーボンナノチューブにおける終端幾何-エネルギーギャップ相関:第一原理的アプローチ2017

    • Author(s)
      谷川幸晴、小野頌太、桑原理一、大野かおる
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17
  • [Presentation] エントロピーとキャリア非局在の協力効果に起因する有機太陽電池の電荷移動励起子解離2016

    • Author(s)
      小野頌太
    • Organizer
      ナノ学会物性部会
    • Place of Presentation
      秋田
    • Year and Date
      2016-12-26
    • Invited
  • [Presentation] Theory of charge transfer exciton dissociation at the donor-acceptor interface: Combined impact of entropy and carrier delocalization2016

    • Author(s)
      Shota Ono and Kaoru Ohno
    • Organizer
      ACCMS-VO11
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2016-12-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Validity of the quasi-equilibrium approach to nonequilibrium phonon dynamics2016

    • Author(s)
      Shota Ono
    • Organizer
      ACCMS-VO11
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2016-12-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ドナー・アクセプター界面における電荷移動励起子解離のモデル2016

    • Author(s)
      小野頌太、大野かおる
    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2016-06-14

URL: 

Published: 2018-01-16  

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