van der Waals密度汎関数法の改良と分子吸着系への応用

• 研究課題/領域番号: 15K17682
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 濱本 雄治 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30584734)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 第一原理計算 / van der Waals相互作用 / 表面分子吸着 / 表面物理学

研究成果の概要

本研究課題では、van der Waals密度汎関数(vdW-DF)法に基づく第一原理計算手法の開発と、vdW相互作用が重要と考えられる表面吸着系の電子状態および表面構造の理論的解析を行った。まず効率的なアルゴリズムに基づくvdW-DFの実装を行い、Si(100)表面におけるベンゼン吸着構造を解析した結果、近年提案されたvdW汎関数はすべてtight-bridge構造を支持し、vdW補正を考慮した手法間の矛盾が解決されることが分かった。次にナフタレンを担持したグラフェンの鏡像状態の解析を行い、ナフタレン単分子層に誘起した鏡像状態とグラフェン由来の鏡像状態の混成状態が出現することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Hybrid image potential states in molecular overlayers on graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: Wella Sasfan Arman、Sawada Hiroyuki、Kawaguchi Nana、Muttaqien Fahdzi、Inagaki Kouji、Hamada Ikutaro、Morikawa Yoshitada、Hamamoto Yuji
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 1 号: 6 ページ: 06001-06001
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.1.061001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Image potential states from the van der Waals density functional (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamada Ikutaro、Hamamoto Yuji、Morikawa Yoshitada
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 147 号: 4 ページ: 044708-044708
  • DOI: 10.1063/1.4995441
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 密度汎関数理論を用いた触媒反応の研究 ―van der Waals密度汎関数を中心に― (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治、稲垣耕司、木﨑栄年、森川良忠、濱田幾太郎
  • 雑誌名: 固体物理＜第一原理からの物性シミュレーション＞特集号 巻: 52
  • 査読あり
• [雑誌論文] The adsorption of CO2 on graphene: A combined TPD, XPS, vdW-DF study (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Takeuchi, S. Yamamoto, Y. Hamamoto, Y. Shiozawa, K. Tashima, H. Fukidome, T. Koitaya, K. Mukai, S. Yoshimoto, M. Suemitsu, Y. Morikawa, J. Yoshinobu, and I. Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 121 号: 5 ページ: 2807-2814
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b11373
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-consistent van der Waals density functional study of benzene adsorption on Si(100) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Hamamoto, Ikutaro Hamada, Kouji Inagaki, and Yoshitada Morikawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 93 号: 24 ページ: 245440-245440
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.245440
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photoelectron holographic atomic arrangement imaging of cleaved bimetal-intercalated graphite superconductor surface (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Matsui, R. Eguchi, S. Nishiyama, M. Izumi, E. Uesugi, H. Goto, T. Matsushita, K. Sugita, H. Daimon, Y. Hamamoto, I. Hamada, Y. Morikawa, Y. Kubozono
  • 雑誌名: Scientific Reports 6, 36258 (2016) 巻: 6 号: 1 ページ: 36258-36258
  • DOI: 10.1038/srep36258
  • NAID: 120005867254
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] van der Waals密度汎関数法による鉛フタロシアニン-グラフェン界面の鏡像状態の理論的研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治, 澤田寛之, S. A. Wella, 稲垣耕司, 濱田幾太郎, 森川良忠
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
• [学会発表] グラフェン格子欠陥に担持したPtクラスターのCO被毒耐性の理論的研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治、Sasfan Arman Wella、稲垣耕司、森川良忠
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Benzene adsorption on Si(100) revisited: van der Waals density functional study (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuji Hamamoto, Ikutaro Hamada, Kouji Inagaki, and Yoshitada Morikawa
  • 学会等名: Symposium on Surface Science & Nanotechnology -25th Anniversary of SSSJ Kansai- (SSSN-Kansai)
  • 発表場所: 京都市国際交流協会
  • 年月日: 2017-01-24
  • 国際学会
• [学会発表] Image potential states of lead phthalocyanine on graphene from first principles (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Sawada, Sasfan Arman Wella, Yuji Hamamoto, Kouji Inagaki, and Yoshitada Morikawa
  • 学会等名: Symposium on Surface Science & Nanotechnology -25th Anniversary of SSSJ Kansai- (SSSN-Kansai)
  • 発表場所: 京都市国際交流協会
  • 年月日: 2017-01-24
  • 国際学会
• [学会発表] ナフタレンを担持したグラフェンの鏡像状態の理論的研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治、S. A. Wella、澤田寛之、川口奈々、F. Muttaqien、稲垣耕司、濱田幾太郎、森川良忠
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] Interlayer states induced by image potential states in naphthalene on graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Hamamoto, S.A. Wella, H. Sawada, N. Kawaguchi, F. Muttaqien, I. Hamada, K. Inagaki and Y. Morikawa
  • 学会等名: 33rd European Conference on Surface Science (ECOSS33)
  • 国際学会
• [学会発表] van der Waals密度汎関数法による有機-固体界面の鏡像状態の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治、S.A. Wella、澤田寛之、川口奈々、F. Muttaqien、濱田幾太郎、稲垣耕司、森川良忠
  • 学会等名: 計算物質科学の今と未来
  • 招待講演
• [学会発表] グラフェン格子欠陥に担持したPtクラスターの第一原理計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治
  • 学会等名: 関西薄膜・表面物理セミナー
  • 発表場所: 神戸セミナーハウス
  • 年月日: 2016-11-18
• [学会発表] 第一原理計算によるグラフェン格子欠陥担持Ptクラスターの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治、Sasfan Arman Wella、稲垣耕司、森川良忠
  • 学会等名: 日本物理学会2016秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-12
• [学会発表] First principles study of CO adsorption on Pt clusters deposited on defective Graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Hamamoto, Sasfan Arman Wella, Kouji Inagaki and Yoshitada Morikawa
  • 学会等名: 32nd European Conference on Surface Science (ECOSS-32)
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2016-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] Naphthalene Adsorption on Graphene: van der Waals Density Functional Study (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasfan Arman Wella, Nana Kawaguchi, Hiroyuki Sawada, Fahdzi Muttaqien, yuji Hamamoto, Kouji Inagaki, Ikutaro Hamada and Yoshitada Morikawa
  • 学会等名: 32nd European Conference on Surface Science (ECOSS-32)
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2016-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] グラフェン担持Ptクラスターに対する格子欠陥の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治, Sasfan Arman Wella, 稲垣耕司, 森川良忠
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] van der Waals密度汎関数法によるSi(100)面上ベンゼン吸着構造の数値的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 濱本雄治, 濱田幾太郎, 稲垣耕司, 森川良忠
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Self-consistent van der Waals density functionals applied to benzene on Si(100) (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hamamoto, I. Hamada, K. Inagaki and Y. Morikawa
  • 学会等名: Ψk Conference
  • 発表場所: サンセバスチャン（スペイン）
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Self-consistent van der Waals density functionals study of molecular adsorption puzzles on metal and semiconductor surfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hamamoto, I. Hamada, K. Inagaki and Y. Morikawa
  • 学会等名: International Workshop on Molecular Architectnics
  • 発表場所: 知床グランドホテル北こぶし（北海道・斜里郡）
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会