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ノンコリニア磁性状態と磁気ひずみ効果に関する第一原理的研究

研究課題

研究課題/領域番号 12640349
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
研究機関大阪大学

研究代表者

鈴木 直  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40029559)

研究分担者 小田 竜樹  金沢大学, 理学部, 講師 (30272941)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2002年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2001年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2000年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード局所密度汎関数近似 / 分子動力学 / ウルトラソフト擬ポテンシャル法 / ノンコリニア磁性 / 第一原理格子振動計算 / 線形応答理論 / 液体酸素 / 固体酸素 / スピン道相互作用 / 鉄クラスター / 圧力誘起超伝導
研究概要

(1)ノンコリニアー磁性の第一原理的研究
小田が開発した2成分スピノルの波動関数を用いたノンコリニアー磁性状態計算法と第一原理分子動力学法を組み合わせて、液体酸素の計算を行い、原子間の相関を示す動径分布関数や原子構造因子S(Q)について実験結果とよく一致する結果を得た。また、酸素分子二量体の衝突滞在時間の解析から、数は非常に少ないものの長寿命の二量体も実際に存在すると予想される結果を得た。
ノンコリニアー磁性の第一原理分子動力学計算コードの開発の一環として、計算コードの並列処理高速化、一般化密度勾配近似(GGA)計算への拡張、結晶系への拡張、金属系への拡張を行った。
(2)線形応答理論に基づく格子振動計算コード開発
擬ポテンシャルと平面波基底を用いて、変分的密度汎関数摂動論に基づく第一原理格子振動計算プログラムの実装を行った。我々の方法の特徴は、まず第1に、原子変位に対する波動関数と電荷密度の応答を線形応答の範囲内で全エネルギーの二階微分を最小化することにより最適化したことと、第2に、一次の波動関数の最適化(エネルギーの二階微分の最小化)の方法として、初めてdamped molecular dynamics法とLagrangeの未定乗数法を採用したプログラムコードを開発したことである。この方法は単純ではあるが、非常に安定した波動関数の収束が得られると同時に、計算にかかる労力などは他のエネルギー最小化の方法と同様、無摂動系の計算と同程度で済むことが確認された。また、この方法は、非常に単純で、既存のCar-Parrinello分子動力学コードに密度汎関数摂動論を実装するのに非常に適したものであり、今後原子変位に限らない様々な摂動に対する応答関数の計算コードの開発の基礎となり得るものである。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (48件)

  • [文献書誌] K.Yanai: "Possibility of Pressure-Induced Superconductivity by Phonon Mechanism in Pd"Physica. (in press).

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  • [文献書誌] H.Shiroishi: "Structure and Magnetism on Iron Oxide Clusters FenOm(n=1-5) : Calculation from First Principles"Euro.Phys.J.D.. (in press).

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  • [文献書誌] T.Oda: "Structural and Magnetic Correlations in Liquid Oxygen : An Ab Initio Molecular Dynamics Study"J.Phys. : Condens.Matter. 15. S89-S94 (2003)

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  • [文献書誌] S.Kawamoto: "Association Simulation by a Metallic Car-Parrinello Dynamics"Int.J.Quantum Chem. 91. 165-170 (2003)

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  • [文献書誌] N.Suzuki: "Theoretical Study on Lattice Dynamics and Electron-phonon interaction of Vanadium under High Pressures"J.Phys. : Condens.Matter. 14, No.44. 10869-10872 (2002)

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  • [文献書誌] N.Suzuki: "First-Principles Calculation of Lattice Dynamics of bcc and hcp iron under High Pressures"High Pressure Research. 22. 451-454 (2002)

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  • [文献書誌] T.Oda: "Metallic Car-Parrinello Dynamics"J.Phys.Soc.Jpn. 71. 519-524 (2002)

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  • [文献書誌] M.Geshi: "Electronic Structure and Space Group of the Orthorhombic Selenium under High Pressure"J.Phys. : Condens.Matter. 14, No.44. 10885-10890 (2002)

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  • [文献書誌] T.Oda: "Ab Initio Molecular Dynamics Investigation of the Structure and the Noncollinear Magnetism in Liquid Oxygen : Occurrence of O_4 Molecular Units"Phys.Rev.Lett.. 89. 197204(4) (2002)

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  • [文献書誌] M.Suzuki: "Pressure-induced insulator-metal transition and collapse of magnetism in molecular solid oxygen"Polyhedron. 20, No.11-14. 1381-1385 (2001)

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  • [文献書誌] M.Otani: "Structural and superconducting transition in selenium under high pressure"Phys.Rev.B. 63. 104516(8) (2001)

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  • [文献書誌] M.Geshi: "Electronic Structure and Structural Stability of the High-Pressured Orthorhombic Phase of Selenium"J.Phys. : Condens.Matter. 13. 9401-9410 (2001)

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  • [文献書誌] T.Oda: "Magnetic Excitation of Ferromagnetic Dimer Molecules"Euro.Phys.J.D.. 16. 181-184 (2001)

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  • [文献書誌] M.Otani: "Theoretical Study on Electronic Structure and Lattice Dynamics of Solid O and Se under High Pressures"Rev.High Press.Sci.Tech.. 8. 364-367 (2000)

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  • [文献書誌] I.Hamada: "Theoretical Study on Pressure-Induced Structural Phase Transitions in Phosphorus"Rev.High Press.Sci.Tech.. 8. 467-470 (2000)

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  • [文献書誌] M.Otani: "First-Principles Study on Electronic Band Structure and Lattice Dynamics of Vanadium under High pressure"Proc. 3rd Japan-Korea Joint Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations. 32-35 (2000)

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  • [文献書誌] T.Oda: "Order-N Tight-Binding Molecular Dynamics Simulation with a Fermi Operator Expansion Approach : Application to a Liquid Carbons"J.Phys. : Condens.Matter. 12. 1627-1639 (2000)

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  • [文献書誌] K. Yanai: "Possibility of Pressure-Induced Superconductivity by Phonon Mechanism in Pd"Physics. in press.

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  • [文献書誌] H. Shiroishi: "Structure and Magnetism on Iron Oxide Clusters FenOm(n=l -5) : Calculation from First Principles"Euro. Phys. J. D.. in press.

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  • [文献書誌] T. Oda: "Structural and Magnetic Correlations in Liquid Oxygen : An Ab Initio Molecular Dynamics Study"J. Phys. : Condens. Matter. 15. S89-S94 (2003)

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  • [文献書誌] S. Kawamoto: "Association Simulation by a Metallic Car-Parrinello Dynamics"Int. J. Quantum Chem.. 91. 165-170 (2003)

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  • [文献書誌] N. Suzuki: "Theoretical Study on Lattice Dynamics and Electron-phonon interaction of Vanadium under High Pressures"J. Phys. : Condens. Matter. 14, No.44. 10869-10872 (2002)

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  • [文献書誌] N. Suzuki: "First-Principles Calculation of Lattice Dynamics of bcc and hcp Iron under High Pressures"High Pressure Research. 22. 451-454 (2002)

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  • [文献書誌] T. Oda: "Metallic Car-Parrinello Dynamics"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 519-524 (2002)

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  • [文献書誌] M. Geshi: "Electronic Structure and Space Group of the Orthorhombic Selenium under High Pressure"J. Phys. : Condens. Matter. 14. 10885-10890 (2002)

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  • [文献書誌] T. Oda: "Ab Initio Molecular Dynamics Investigation of the Structure and the Noncollinear Magnetism in Liquid Oxygen : Occurrence of 04 Molecular Units"Phys. Rev. Lett.. 89. 197204 (4 pages) (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Suzuki: "Pressure-induced insulator-metal transition and collapse of magnetism in molecular solid oxygen"Polyhedron. 20, Nos.11-14. 1381-1385 (2001)

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  • [文献書誌] M. Otani: "Structural and superconducting transition in selenium under high pressures"Phys. Rev. B. 63. 104516-1-104516-8 (2001)

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  • [文献書誌] M. Geshi: "Electronic Structure and Structural Stability of the High-Pressured Orthorhombic Phase of Selenium"J. Phys. : Condens. Matter. 13. 9401-9410 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Oda: "Magnetic Excitation of Ferromagnetic Dimer Molecules"Euro. Phys. J. D.. 16. 181-184 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Otani: "Theoretical Study on Electronic Structure and Lattice Dynamics of Solid O and Se under High Pressures"Rev. High Press. Sci. Tech.. 8. 364-367 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I. Hamada: "Theoretical Study on Pressure-Induced Structural Phase Transitions in Phosphorus"Rev. High Press. Sci. Tech.. 8. 467-470 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Otani: "First-Principles Study on Electronic Band Structure and Lattice Dynamics of Vanadium under High Pressure"Proc. 3rd Japan-Korea Joint Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations. 32-35 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Oda: "Order-N Tight-Binding Molecular Dynamics Simulation with a Fermi Operator Expansion Approach : Application to a Liquid Carbons"J. Phys. : Condens. Matter. 12. 1627-1639 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kawamoto: "Association Simulation by a Metallic Car-Parrinello Dynamics"Int. J. Quantum Chem. 91. 165-170 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oda: "Ab Initio Molecular Dynamics Investigation of the Structure and the Noncollinear Magnetism in Liquid Oxygen : Occurrence of O_4 Molecular Units"Phys. Rev. Lett.. 89. 197204(4) (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Suzuki: "Theoretical Study on Lattice Dynamics and Electron-phonon interaction of Vanadium under High Pressures"J. Phys. : Condens. Matter. 14,No.44. 10869-10872 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Geshi: "Electronic Structure and Space Group of the Orthorhombic Selenium under High Pressure"J. Phys. : Condens. Matter. 14,No.44. 10885-10890 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Suzuki: "First-Principles Calculation of Lattice Dynamics of bcc and hcp Iron under High Pressures"Pressure Research. 22. 451-454 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oda: "Metallic car-Parrinello Dynamics"J.Phys.Soc.Jpn.. 71. 519-524 (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oda: "Magnetic excitation of ferromagnetic dimer"Euro.Phys.J.D.. 16. 181-184 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Geshi: "Electronic Structure and Structural Stability of the High-Pressured Orthorhombic Phase of Selenium"J.Phys.Condens.Matter. 13. 9401-9410 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] N.Suzuki: "Pressure-induced insulator-metal transition and collapse of magnetism in molecular solid oxygen"Polyhedron. 20. 1381-1385 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Generalized spin-density functional calculation for the spin frustrated systems."Mol.Cryst.Liq.Cryst. 343. 139-144 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] I.Hamada : "Theoretical Study on Pressure-Induced Structural Phase Transitions in Phosphorus."Rev.High Press.Sci.Tech.. 8. 467-470 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Generalized Spin Density Functional Theory for Non-Collinear Molecular Magnetism."Int.Jour.Quan.Chem.. 80. 664-671 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Oda : "Tight-Binding Molecular-Dynamics with the Fermi Operator Expansion : Application to Liquid Carbons."Prog.Theor.Phys., Suppl.. 138. 124-125 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Geshi: "Electronic Structures and Phase Transitions of Selenium under High Pressure with FLAPW method."Prog.Theor.Phys.Suppl.. 138. 249-250 (2000)

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      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2020-05-15  

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