2015 Fiscal Year Research-status Report
超伝導転移温度の第一原理計算：電子状態計算法の刷新と交換効果への展開
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15K20940
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
明石 遼介 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40734356)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 計算物理学 / 高温超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では超伝導転移温度(Tc)を結晶構造から第一原理計算するための基盤手法開発を行っている．まず当初の研究計画に則り，電子状態計算に交換エネルギーを導入した．基礎となる電子状態計算プログラム"xTAPP"において，交換エネルギー項を計算する部分を改変し，mixingパラメタに巨視的誘電率(実験値)を入れる仕様とした．基本的な半導体Si, SiC, C, MgO, LiHについてバンドギャップを計算したところ，実験値との一致精度が系統的に向上することが確認できた．これは今後金属系へと手法を展開していくための重要な一歩である．
一方本課題応募後，超伝導分野を大きく揺るがすニュースが入った．ありふれた物質である硫化水素を超高圧に置くと超伝導化し，かつその転移温度(Tc)がこれまでのレコードを上回る値(203K)を示したのである．私の研究はそもそも高Tcの起源が念頭にあるものである．この点を踏まえ金属系への遮蔽交換エネルギー項計算を進めるという当初の予定を変更，多くの時間を硫化水素の研究に費やした．従来型フォノン媒介超伝導理論に基づき第一原理Tc計算を行うことで実験Tcがよく再現されることを示し，この超伝導が従来型機構によるという強力な証拠を与えた．本内容について論文を発表し(投稿中1本, arXivにアップロード済; Physical Review B に出版済1本)，また招待講演を多数行った(国内学会5回，国際学会2回)．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は超伝導体研究のレジームを変える"硫化水素の圧力誘起高温超伝導"発見に鑑み，当初計画に若干の修正を行った．200Kを超える転移温度が観測されたのは歴史上初めてであり，室温超伝導という究極目標への道を拓く発見といえる．そもそも私の研究目的は"高温超伝導体の第一原理Tc計算・超伝導物質デザインといった将来の発展の基盤を整備する"ことであるため，新しい高温超伝導体のメカニズム解明は目的に合致していると考えた．
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の通り，本年度は新しい高温超伝導体の発見に鑑み当初計画を変更したが，これは目的の変更にはあたらないと考える．今後も当初予定の履行に邁進しつつ，研究目的達成のために最速の道を模索し機動的な研究を行う所存である．ただ本年度については，多数の招待講演依頼を受けることとなり当初計画に割ける時間が減ったという面もある．当初計画・新超伝導体研究・発表のバランスをとることを来年度は意識する．
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| Causes of Carryover |
当初計画では手法開発のためにコンピュータクラスタを購入する予定であったが，計画変更に伴い新結果の学会発表のプライオリティが上がったため購入を遅らせ，学会費・旅費に回した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度秋を目処にクラスタ購入予定．ただし現状の高スペックCPUラインナップを参照し構成を若干変更する可能性あり．金額は申告通りに抑える．
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[Journal Article] Aromatic hydrocarbon macrocycles for highly efficient organic light-emitting devices with single-layer architectures2016
Author(s)
J. Y. Xue, T. Izumi, A. Yoshii, K. Ikemoto, T. Koretsune, R. Akashi, R. Arita, H. Taka, H. Kita, S. Sato, H. Isobe
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Journal Title
Chemical Science
Volume: 7
Pages: 896
DOI
Peer Reviewed
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