2015 Fiscal Year Research-status Report
f電子系の第一原理計算手法開発と磁気異方性評価への応用
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26400330
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
赤井 久純 東京大学, 物性研究所, 特任教授 (70124873)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | f電子系 / 磁気異方性 / 自己相互作用補正 / 最適化有効ポテンシャル / 交換相互作用パラメータ / 超微細相互作用 / 非局所ポテンシャル / 国際情報交換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
f電子系の電子状態を記述するために、前年度までに整備した (1)「自己相互作用補正をf状態に対して行うKKRグリーン関数法コード」、および新たに整備を進めた (2)「f状態の交換相互作用を厳密に取り入れた最適化有効ポテンシャル法を用いたKKRグリーン関数法コード」、を用いた希土類永久磁石材料の電子状態および磁気異方性の研究をすすめた。(2)の方法は意味が明らかであり、より説得力のある近似に基づいているが，得られた結果は予想に反して，物理的にみて妥当といえる程度のf状態の局在化が起こらなかった。それに対して(1)の方法ではf状態をコア状態として扱った場合と価電子として扱った場合との中間程度の局在化した状態が得られた。これはf電子系の凝集エネルギー等から評価して妥当な結果である。これらの結果は、二つの異なった方法によるf電子状態の取扱いの結果には定性的な違いが生じる事を意味している。二つの方法の不一致，特に厳密な交換相互作用を用いた方法で局在化が記述できなかった原因について解析を進めているが，現在の取扱いがフルポテンシャル法でないため，最適化有効ポテンシャルの角度部分に関する構成に問題があることが予想される。一つの解決法はフルポテンシャルKKR法に最適化有効ポテンシャル法組み込むことであるが、かなり大規模なコード開発を要求される。もう少し簡単に改良が得られる可能性のある方法は角運動量に依存した外部ポテンシャルを導入することである。これを許す非局所密度汎関数法を構築して、非局所ポテンシャルの方法の定式化を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
f電子系の記述を可能にする自己相互作用補正，および厳密交換項を用いた最適化有効ポテンシャル法を用いて，希土類磁石材料の磁気異方性を評価することによってその有効性の検証を行うとともにその問題点を明らかにし，最終年度にむけた研究推進の方向性を定めることができた。f電子には厳密交換項を、f電子以外にはLDAを用いて最適化有効ポテンシャルを構成する、ハイブリッド有効ポテンシャルの方法に関しては計画通りに開発を行うことができた。その方法を用いた計算の解析の結果，現在の最適化有効ポテンシャル法には問題点があることを見いだした。そのため、その手法を用いたそれ以上の発展的な応用計算は実施しなかった。その意味では，当初の計画以上の進展とは言えない。
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| Strategy for Future Research Activity |
最適化有効ポテンシャルの改良にむけて，すでに開発済みのフルポテンシャルKKRコードに最適化有効ポテンシャルの方法を厳密交換項のレベルで導入する。また、より簡単に改良の得られる可能性の高い非局所ポテンシャル法を導入する。それとともに，理論的基礎付けがあいまいな自己相互作用補正の方法に明確な基礎付けを行い，現在経験的に導入されている自己相互作用に対するスケーリングファクターが系に応じて自動的に決定される理論の構築を行う。これらの成果のもとに希土類磁石材料を対象に（ア）磁気異方性，（イ）交換結合（ウ)磁化について，その基底状態での計算を実施する。それらの結果をスピン統計理論と組み合わせることによって、第一原理的に決められたパラメータにもとづいて、現実物質の有限温度での磁気特性を明らかにする。これらの計算に基づいた永久磁石材料のデザインを目指す。有限温度の磁気異方性について研究協力を行っているワーリック大学のグループ、KKRの開発において研究協力を行っているマックスプラン研究所ハレのグループとは情報交換を行うとともに、マックスプラン研究所ハレとミュンヘン大学への研究打合せのための訪問を予定している。
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| Causes of Carryover |
クラスターユニットを購入して計算に資する予定であったが，クラスタを設置している電子計算機室の電源容量が足りなくなったため，電源容量拡充が予定されている2016年度初頭まで購入を延期した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
クラスタエレメントを購入して本格的な応用計算にそなえる。この計算機はハイブリッド最適化有効ポテンシャルの開発のために用いるとともに，希土類磁石材料の交換結合定数，磁気異方性，磁化の計算およびそれらの有限温度での振る舞いの予測のために用いられる。また，成果の発表を行うためにHFI2016国際会議への参加とマックスプランク研究所ハレへの海外出張を予定している。
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| Remarks |
AkaiKKR(Machikaneyama)は開発しているKKRグリーン関数法の計算機コードの公開ページである。
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Research Products
(19 results)
