2022 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum transportation in terms of local physical quantities defined in quantum field theory
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17K04982
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
瀬波 大土 京都大学, 工学研究科, 講師 (40431770)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スピン渦 / ツェータ力 / 電流密度 / 局所化学ポテンシャル / 領域化学ポテンシャル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、電子伝導についてはスピン渦密度と電流密度の間の線形関係の実証研究を、イオン伝導については局所化学ポテンシャルを用いた超低コストイオン移動経路推定の開発研究を進めた。
スピン渦密度と電流密度の間の線形関係の実証研究：スピン渦と電流の線形関係式の理論的導出について確実な部分とマクロな関係式からの類推部分との関係を明確にした。ヘリセン分子を対象として、バイアス電圧変化に対して、スピン渦密度と電流密度の間の線形関係が分子中のあらゆる場所で成立していることを確認した。そして、この線形関係の比例係数はスピン軌道相互作用と関連しているはずであるとの観点から、スピン軌道相互作用エネルギー密度と比例係数の関係についての計算を行ったが、本研究の範囲では明確な関係を実証することはかなわなかった。今後も引き続き本関係の立証研究を行っていく。
超低コストイオン移動経路推定の開発研究：(1)局所化学ポテンシャル評価の新たな近似手法、(2)イオン移動経路推定のアルゴリズム開発の2テーマの進展があった。(1) これまでは局所化学ポテンシャルの評価には線形近似(エネルギー密度と電子密度の比)が用いられてきた。本研究では、最低空軌道に対する軌道密度とエネルギー密度の比を用いた新しい近似を考案した。この新近似法について、Pt2クラスターへの水素分子吸着とコロネン分子へのリチウム原子吸着を対象に、既存の近似よりも新近似手法の方が適切な吸着位置を予言することを実証した。(2) 局所化学ポテンシャルによるイオン移動経路推定においては、2点間をイオンが移動する際に局所化学ポテンシャルが低い領域を通っていくと考えるが、遠くの局所化学ポテンシャルが低い経路と近くの少し局所化学ポテンシャルが高い経路とどちらが得かの判断基準が必要となる。これに対して、NEB法を模倣し経路を決定するアルゴリズムを考案を行った。
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