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ナノ構造体における励起状態電子‐核相関ダイナミクスの第一原理計算手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K17768
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東京理科大学

研究代表者

鈴木 康光  東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 講師 (50756301)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード時間依存密度汎関数理論 / 電子・原子核相関ダイナミクス / Exact Factorization理論 / 電子散乱 / 交換相関 / 多成分時間依存密度汎関数理論 / 電子・陽電子相関ダイナミクス / ボーム力学 / 時間依存交換相関項 / TDDFT / 二成分密度汎関数理論 / 時間依存密度汎関数理論(TDDFT) / 多成分時間依存密度汎関数理論(TDMCDFT) / 陽電子 / 非断熱 / 散乱理論 / 密度行列 / 強レーザー場 / 電子散乱過程 / 交換相関項 / 物性基礎論 / 数理物理 / 物性理論 / 化学物理 / 電子-原子核相関ダイナミクス
研究成果の概要

Exact Factorization理論におけるボーム力学の定式化を行うことで、電子・原子核相関ダイナミクスにおける核に働く厳密な力を定義し、この力により運動する古典粒子の集団は強レーザー場中の量子ダイナミクスをも再現することを明らかにした。時間依存密度汎関数理論(TDDFT)による電子散乱の研究を行い、2電子散乱モデル系における厳密な交換相関項を計算することで、交換相関項中の運動項が散乱の記述に重要であることを明らかにした。電子と陽電子の相関ダイナミクス計算のための多成分TDDFTの開発を行い、レーザー場中の陽電子吸着水素化リチウム分子に応用して電子・陽電子の運動の結合の重要性を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において、電子・原子核相関系における原子核に働く厳密な力の表式が明らかになった。これにより、強レーザー場中の量子ダイナミクスをも古典的な運動方程式で記述しうることが明らかになり、励起状態電子・原子核相関ダイナミクスの第一原理計算手法開発に対して重要な知見を与えた。また、従来難問とされてきた電子散乱過程の第一原理計算を、時間依存密度汎関数理論(TDDFT)を用いて実行し、正確に電子散乱を記述するために必要な要素を明らかにした。また、物質に応用可能な電子・陽電子相関系の多成分TDDFTの開発に成功した。すなわち多成分相関系の励起状態ダイナミクスの第一原理計算手法を世界に先駆けて開発した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] City University of New York(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] City University of New York(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] City University of New York(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of the Basque Country(Spain)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Electron scattering in time-dependent density functional theory2018

    • 著者名/発表者名
      Lacombe Lionel、Suzuki Yasumitsu、Watanabe Kazuyuki、Maitra Neepa T.
    • 雑誌名

      The European Physical Journal B

      巻: 91 号: 6

    • DOI

      10.1140/epjb/e2018-90101-2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Secondary-electron emission from multi-layer graphene: time-dependent first-principles study2018

    • 著者名/発表者名
      Ueda Yoshihiro、Suzuki Yasumitsu、Watanabe Kazuyuki
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 10 ページ: 105101-105101

    • DOI

      10.7567/apex.11.105101

    • NAID

      210000136377

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-Dependent Multicomponent Density Functional Theory for Coupled Electron-Positron Dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Yasumitsu、Hagiwara Satoshi、Watanabe Kazuyuki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.133001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-dependent first-principles study of angle-resolved secondary electron emission from atomic sheets2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ueda, Yasumitsu Suzuki, and Kazuyuki Watanabe
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 97 号: 7 ページ: 075406-075406

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.075406

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exact Time-Dependent Exchange-Correlation Potential in Electron Scattering Processes2017

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Suzuki, Lionel Lacombe, Kazuyuki Watanabe, Neepa T. Maitra
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW LETTERS

      巻: 119 号: 26 ページ: 263401-263401

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.263401

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electron transmission through bilayer graphene: A time-dependent first-principles study2017

    • 著者名/発表者名
      H. Miyauchi, Y. Ueda, Y. Suzuki, K. Watanabe
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 95 号: 12 ページ: 125425-125425

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.125425

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bohmian mechanics in the exact factorization of electron-nuclear wave functions2016

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Suzuki and Kazuyuki Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 94 号: 3 ページ: 032517-032517

    • DOI

      10.1103/physreva.94.032517

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] TDDFT for Electron Scattering and Coupled Positron-Electron Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Suzuki, Lionel Lacombe, Satoshi Hagiwara, Neepa T. Maitra, Kazuyuki Watanabe
    • 学会等名
      Computational Sciences Workshop 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] TDDFT study of electron scattering processes2018

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Suzuki, Lionel Lacombe, Kazuyuki Watanabe, Neepa T. Maitra
    • 学会等名
      The 21st Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Time-Dependent Multi-Component Density Functional Theory for Coupled Electron-Positron-Nuclear Dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Suzuki, Satoshi Hagiwara, Kazuyuki Watanabe
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TDDFTによる原子層の低エネルギー電子散乱2018

    • 著者名/発表者名
      上田純裕, 鈴木康光, 渡辺一之
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子・陽電子相関ダイナミクス研究に向けた時間依存二成分密度汎関数法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木康光, 萩原聡, 渡辺一之
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Multiple classical trajectories can reproduce quantum nuclear motion in strong-field processes2017

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Suzuki, Kazuyuki Watanabe
    • 学会等名
      International Symposium on Ultrafast Dynamics in Molecular and Material Sciences
    • 発表場所
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exact time-dependent Kohn-Sham potentials in electron-scattering processes2017

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Suzuki, Lionel Lacombe, Kazuyuki Watanabe, and Neepa T. Maitra
    • 学会等名
      Interdisciplinary symposium on modern density functional theory
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exact time-dependent exchange-correlation potentials in electron scattering processes2017

    • 著者名/発表者名
      Yasumitsu Suzuki, Lionel Lacombe, Kazuyuki Watanabe, and Neepa T. Maitra
    • 学会等名
      TSRC Workshop: Excited States: Electronic Structure and Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First-principle study of angle-resolved secondary electron emission from atomic sheets2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ueda, Yasumitsu Suzuki, and Kazuyuki Watanabe
    • 学会等名
      ECOSS33 (European Conference on Surface Science)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電子入射単原子層の時間分解電子励起ダイナミクスシミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      上田純裕, 鈴木康光, 渡辺一之
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Real-time first-principles study of secondary electron emission from atomic-layered structures2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ueda, Yasumitsu Suzuki, Kazuyuki Watanabe
    • 学会等名
      The 8 th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電子散乱過程における厳密な時間依存Kohn-Shamポテンシャル2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木康光, 渡辺一之, Neepa T. Maitra
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子・原子核全波動関数厳密分割理論のボーム力学:強光子場中の量子ダイナミクスの複数古典軌道による再現2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木康光, 渡辺一之
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-21  

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