Ab initio DMC-phonon calculations applied to layered materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03400
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Maezono Ryo 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40354146)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本郷 研太 北陸先端科学技術大学院大学, 情報社会基盤研究センター, 准教授 (60405040) ; 中野 晃佑 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 統合型材料開発・情報基盤部門, 独立研究者 (50870903)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 第一原理 / 拡散モンテカルロ / フォノン / 層状物質 / 電子相関

Outline of Final Research Achievements

We conducted a study to realize phonon calculations using the ab initio quantum Monte Carlo method. Focusing on the derivative evaluation considering the phase of many-body wavefunction, we achieved force calculations. We established quantum Monte Carlo calculations for realistic layered materials. As a significant factor affecting the reliability of force calculations, we highlighted the issue of local approximation in pseudopotentials and returned to the fundamentals of constructing non-local pseudopotentials. We proposed and developed a new method for the construction of pseudopotentials called the L2-type pseudopotentials.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電子状態計算によるシミュレーション予見は、材料科学や生命科学に広く浸透した基盤分析手法となっている。
従前の電子状態計算法では記述信頼性が確保できない対象は、往々にして革新的物性を担い、本研究の対象となる層状物質もその一例である。本研究は、従前手法を超える記述信頼性実現を目的としたもので、広く材料科学や生命科学に亘って、電子状態計算によるシミュレーション予見の適用対象を拡げるという波及をもたらす。