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波動関数理論に基づく高精度な第一原理計算手法の開発とそれによる強相関電子系の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11J08609
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 数理物理・物性基礎(理論)
研究機関東京大学

研究代表者

越智 正之  東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード計算物性物理 / 第一原理計算 / 強相関系 / 高精度計算 / 基礎的な半導体物性 / 方法論開発
研究概要

今日、第一原理計算に基づく物質科学は、固体物性の微視的理解、またそれに基づく材料設計など、幅広い目的で利用されている。しかし、従来手法では精度の面から取り扱いが困難な系が存在することも広く知られており、本研究課題はその問題を解決するため、「トランスコリレイティッド(TC)法」の理論開発を目的としている。平成25年度は以下の成果が得られた。(1)ジャストロウ因子の最適化手法の幅広い適用 : 平成24年度までに開発してきたジャストロウ因子の最適化手法を、より広い範囲、具体的には水素化リチウムのようなイオン結合性の結晶も含めて適用した。そうした結晶の格子定数も改善されることを確かめ、これらの成果を論文として投稿し、受理された。(2)固体の光吸収スペクトルの高精度な第一原理計算手法の適用 : こちらも平成24年度までに開発してきた手法をより広い範囲に適用した。具体的には、バンドギャップの小さいヒ化ガリウムにも適用し、その光吸収スペクトルの精度が従来の波動関数理論に基づく第一原理計算と比べてよく改善されることを確かめた。(3)MP摂動論とTC法を組み合わせたバンド計算 : 上述(1)のジャストロウ因子最適化によりTC法のバンド計算の精度は向上したが、まだ必ずしも十分ではなく、その精度の重要性は(2)のスペクトル計算にも深く関わることも確かめられた。そこでMP摂動論とTC法を組み合わせ、より高精度なバンド計算を試みた。その結果、MP摂動論の二次の範囲ではTC法のバンド構造は多くの場合あまり変わらないことがわかり、さらなるジャストロウ因子の改善が重要であることを突き止めた。以上、(1)~(3)までの成果は、波動関数理論の固体への適用可能性を従来よりも大幅に広めたものであり、今後の高精度計算の実現に向けた方法論開発において重要な知見を与えるものである。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] Optimization of the Jastrow factor using the random-phase approximation and a similarity-transformed Hamiltonian : Application to band-structure calculation for some semiconductors and insulators2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochi, Keitaro Sodeyama and Shinji Tsuneyuki
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 140 号: 7 ページ: 74112-74112

    • DOI

      10.1063/1.4865500

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of the Jastrow factor in the correlated wave function of electrons using the first-principles transcorrelated method for solid-state calculations2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochi and Shinji Tsuneyuki
    • 雑誌名

      J. Phys. : Conf. Ser.

      巻: 454 ページ: 12020-12020

    • DOI

      10.1088/1742-6596/454/1/012020

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient algorithm of the transcorrelated method for periodic systems2012

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochi, Keitaro Sodeyama, Rei Sakuma, Shinji Tsuneyuki
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 136 号: 9 ページ: 94-108

    • DOI

      10.1063/1.3689440

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Solid-state calculations using the second-order Moller-Plesset perturbation theory combined with the transcorrelated method2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochi
    • 学会等名
      March meeting of the American Physical Society 2014
    • 発表場所
      Colorado convention Center (USA)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理トランスコリレイティッドを出発点としたMP摂動論による固体バンド構造の精度改善2014

    • 著者名/発表者名
      越智 正之
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理トランスコリレイティッド法に基づく固体の光吸収スペクトルの計算2013

    • 著者名/発表者名
      越智 正之
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] トランスコリレイティッド法と乱雑位相近似に基づく相関波動関数の最適化とその固体バンド計算への適用2013

    • 著者名/発表者名
      越智 正之、常行 真司
    • 学会等名
      物性研究所共同スーパーコンビュータ計算物質科学研究センター・元素戦略プロジェクト合同研究会「計算物性物理学の新展開」
    • 発表場所
      東京大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] New method for calculating the optical absorption spectrum for solids using the transcorrelated method2013

    • 著者名/発表者名
      越智 正之、常行 真司
    • 学会等名
      March meeting of The American Physical Society 2013
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center (USA)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] RPAとトランスコリレイティッド法に基づく固体のジャストロウ因子の最適化2013

    • 著者名/発表者名
      越智 正之、常行 真司
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] トランスコリレイティツド法による固体の第一原理計算:ジャストロウ因子最適化の新手法とその計算量2012

    • 著者名/発表者名
      越智正之、常行真司
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学、西宮市
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理トランスコリレイティツド法に基づくジャストロウ因子最適化の新手法2012

    • 著者名/発表者名
      越智正之、常行真司
    • 学会等名
      ナノ-ライフ公開シンポジウム
    • 発表場所
      ニチイ学館、神戸市
    • 年月日
      2012-03-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] New method of optimizing the Jastrow factor for solids with the transcorrelated method2012

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochi, Shinji Tsuneyuki
    • 学会等名
      American Physical Society (APS) March Meeting 2012
    • 発表場所
      Boston Convention Center, Boston, USA
    • 年月日
      2012-02-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of the Jastrow factor based on pseudo-variance minimization with a similarity-transformed Hamiltonian2012

    • 著者名/発表者名
      越智 正之、常行 真司
    • 学会等名
      Material Simulation in Petaflops era (MASP2012)
    • 発表場所
      東京大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A new method to optimize the Jastrow factor using the transcorrelated method and RPA2012

    • 著者名/発表者名
      越智 正之、常行 真司
    • 学会等名
      International Symposium on Computics : Quantum Simulation and Design (ISC-QSD)
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of the Jastrow factor in the correlated wave function of electrons using the first-principles transcorrelated method for solid-state calculations2012

    • 著者名/発表者名
      越智 正之、常行 真司
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics 2012
    • 発表場所
      ニチイ学館(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of the Jastrow factor by EPA and pseudo-variance minimization using the transcorrelated Hamiltonian for periodic systems2012

    • 著者名/発表者名
      越智 正之、常行 真司
    • 学会等名
      15th Asian Workshop on First-principles Electronic Structure Calculations (ASIAN-15)
    • 発表場所
      Academia Sinica (Taiwan)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理トランスコリレイティッド法に基づくジャストロウ因子最適化の新手法2012

    • 著者名/発表者名
      越智 正之、常行 真司
    • 学会等名
      第3回CMSI研究会
    • 発表場所
      自然科学研究機構(愛知県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of the Jastrow factor based on pseudo-variance minimization by the transcorrelated method for solids2011

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochi, Shinji Tsuneyuki
    • 学会等名
      14th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      東京大学、文京区
    • 年月日
      2011-11-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] トランスコリレイティツド法による固体の第一原理計算:ジャストロウ因子最適化の新手法とその効果2011

    • 著者名/発表者名
      越智正之、常行真司
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学、富山市
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Efficient algorithm of the transcorrelated method for periodic systems -feasible wavefunction-based approach for solids2011

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochi, Keitaro Sodeyama, Rei Sakuma, Shinji Tsuneyuki
    • 学会等名
      7th Congress of the International Society for Theo retical Chemical Physics
    • 発表場所
      早稲田大学、新宿区
    • 年月日
      2011-09-04
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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