2006 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ・バイオ物質における形状と機能の量子論:計算物理学的アプローチ
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16310083
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
押山 淳 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 教授 (80143361)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白石 賢二 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 助教授 (20334039)
BOERO Mauro 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 助教授 (40361315)
岡田 晋 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 助教授 (70302388)
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| Keywords | ナノ物質 / バイオ物質 / 量子論 / 電子状態 / ナノ形状 / 密度汎関数理論 / Car-Parrinello分子動力学法 / 計算科学 |
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| Research Abstract |
ナノ・バイオ物質における原子構造・ナノ形状・電子物性・機能発現の4者の相関を解明すべく、量子論に立脚した計算物理的手法による研究が進められた。電子同士の相互作用を密度汎関数法で扱う計算手法を、実空間格子上で実行する新しい計算コードが開発された。またナノ秒を超える時間スケールでの、イオンと電子のダイナミクスを調べる、メタ・ダイナミクス手法をCar-Parrinello分子動力学計算コードにインプリメントした。そうした計算手法の開発に加速され、以下のようなナノサイエンス、バイオサイエンスにおける研究成果が得られた。
1.益々微細化の進むシリコンテクノジーにおける最重要課題である最適絶縁膜の選択において、HfO_2における欠陥の挙動を明らかにし、最適電極材料の候補を予測した。
2.実空間密度汎関数法による計算コードにより、1000原子を越える系の原子構造が理論的に決定された。従来論争となっていた,シリコン中の複原子空孔周囲の原子緩和が共鳴ボンド型であることが明らかにされた。
3.炭素ナノチューブのシリコン上での安定な吸着配置が計算された。テラス上での安定な吸着位置とともに、ステップ端でも準安定な吸着配置があることが明らかとなった。これにより微傾斜面のステップをテンプレートとする,ナノチューブ配列の可能性がでてきた。
4.呼吸作用の最終段階を司るシトクローム酸化酵素でのプロトン移動の機構を(Car-Parrinello+メタ・ダイナミクス)法による量子論的ダイナミカル計算で明らかにした。
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