2022 Fiscal Year Annual Research Report
Next-generation informatics connecting ultra-large-scale electronic structure calculations and flexible devices
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21K19773
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
星 健夫 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80272384)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 貴敏 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主幹研究員 (70767970)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機フレキシブルデバイス / 光電子デバイス / 大規模電子状態計算 / 非理想構造向けインフォマティクス / 記述子設計 / 有機太陽電池 / 有機ELディスプレー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目的は，太陽電池・ディスプレーなどにおけるフレキシブル（薄くて柔らかく曲げたり巻いたりできる）デバイス材料設計に向け，次世代インフォマティクスの萌芽を築くことである．インフォマティクスの基礎は，非理想（非結晶）構造分子集合体での記述子設計である．本年度は以下を行った；（1）スーパーコンピュータ向け（並列計算に適した）移動度計算法として，波束ダイナミクスにおける分子間ホッピングをカウントする方法（ホッピングカウント法）を提案し，フラーレン固体系で実験と一致する移動度を得た．（2）電気伝導を対象とした記述子として，昨年度までにParticipation Ratio (PR)が良いことがわかった．計算を進めていくうちに，本年度は，その数理的定義の詳細が重要であることを見出した．具体的には，PRおよびその逆数であるInverse PR(IPR)とが，機械学習（k平均法，主成分分析など）において，異なる結果を与えることを得た．電気伝導性の記述子としては，IPRよりPRが適切な記述子であるとの知見を得た．(3) 有機太陽電池に向けての理論研究として，第一原理励起状態計算(GW-BSE法)を基盤に，分子集合体における励起状態ダイナミクスと時間分解スペクトル信号計算手法を開発した．応用例として、アモルファスP3HT/PCBMブレンドにおける電荷分離ダイナミクスとポンプ・プローブ分光の相関関係を明らかにした（論文投稿中；Preprint: https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2023-773xs ）．これら成果は，大規模電子状態計算の応用研究として重要であり，国際会議招待講演(T. Hoshi, CECAM flagship workshop, Switzerland, 2022年11月)，国内学会講演（招待2件）で発表した．
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