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大規模分子シミュレーションによる高機能性光学物質の理論設計

研究課題

研究課題/領域番号 13J05320
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 物理化学
研究機関早稲田大学

研究代表者

吉川 武司  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード線形スケーリング / 分割統治法 / GPGPU / 共通のFermi準位 / 並列計算 / RI近似
研究実績の概要

本研究では、光機能性分子における発光メカニズムや励起緩和等をナノスケールレベルで解明することを目的としている。ナノスケールレベルで励起ダイナミクスを考慮するためには、非局所励起に対する大規模計算理論が必要である。そのため、申請者は第一原理計算を用いた高精度な解析を可能とするために、大規模励起状態計算法の確立と高速化を行った。昨年度までに、従来の線形スケーリング理論では適用が困難な大規模非局所励起状態計算の確立に成功した。具体的には、分極率の極が励起エネルギーに対応するという性質を利用して間接的に励起状態を求める方法である。ただし、この計算方法では分極率の極を求めるために、周波数に対する大量の分極率計算が必要となる。そこで、Green関数法を導入することによって、各周波数に対する計算コストを削減し、更なる高速化を行った。今年度においては、高い演算性能を持つgeneral processing units (GPUs)を利用したプログラムを作成することにより、大きなボトルネックとなっている基底状態計算の高速化を行った。また、並列化効率の低い自己無撞着場(SCF)計算に対して、近似的なFermi準位を決定するアルゴリズムを導入することにより、SCF計算の高並列化に成功した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] A divide-and-conquer method with approximate Fermi levels for parallel computations2015

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoshikawa and Hiromi Nakai
    • 雑誌名

      Theoretical and Computational Chemistry

      巻: - 号: 5 ページ: 53-64

    • DOI

      10.1007/s00214-015-1650-6

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Linear-scaling self-consistent field calculations based on divide-and-conquer method using resolution-of-identity approximation on graphical processing units2015

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoshikawa and Hiromi Nakai
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 36 号: 3 ページ: 164-170

    • DOI

      10.1002/jcc.23782

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of Hartree-Fock exact exchange on intramolecular magnetic coupling constants of organic diradicals2015

    • 著者名/発表者名
      Daeheum Cho, Kyoung Chul Ko, Yasuhiro Ikabata, Kazufumi Wakayama, Takeshi Yoshikawa, Hiromi Nakai and Jin Yong Lee
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 142 号: 2 ページ: 024318-024318

    • DOI

      10.1063/1.4905561

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel approach to excited-state calculations of large molecules based on divide-and-conquer method : Application to photoactive yellow protein2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoshikawa, Masato Kobayashi, Atsuhiko Fujii, and Hiromi Nakai
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 117 号: 18 ページ: 5565-5573

    • DOI

      10.1021/jp401819d

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 液晶ポリマーのフォトルミネッセンスの測定と計算による検証2015

    • 著者名/発表者名
      西川 聖也, 殿井 將史, 吉川 武司, 中井 浩巳, 大木 義路
    • 学会等名
      2014年度電気学会全国大会
    • 発表場所
      東京都市大学 世田谷キャンパス
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Acceleration of large-scale calculation with GPGPU : hybrid of divide-and-conquer method and resolution-of-identity approximation2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoshikawa, and Hiromi Nakai
    • 学会等名
      International Symposium on Computational Sciences : Simulations for Material and Biological Systems
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2013-11-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] GPUを用いた分割統治型電子状態計算の高速化2013

    • 著者名/発表者名
      吉川武司、中井浩巳
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2013-09-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 動的分極率計算に基づく励起状態計算法 : 汎用アルゴリズムの開発2013

    • 著者名/発表者名
      野中祐太郎、吉川武司、中井浩巳
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2013春季年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] CUDA/OpenACCを用いたGPUによる分割統治法の高速化2013

    • 著者名/発表者名
      吉川武司、中井浩巳
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2013春季年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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