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第一原理計算による分子スケールデバイスの設計

研究課題

研究課題/領域番号 17710074
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 ナノ構造科学
研究機関大阪大学

研究代表者

小野 倫也  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80335372)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2007年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2006年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2005年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード第一原理電子状態計算 / 電気伝導特性 / 分子デバイス
研究概要

本研究の目的は、申請者が独自に開発した実空間差分法に基づくナノ構造体の第一原理量子輸送特性計算プログラムを用いて、分子やナノチューブ、フラーレン鎖などの電子輸送特性、たとえば電気伝導のコンダクタンスやナノ構造中でのホッピング・トンネル電流経路を理論的に予測し、ナノ構造の持つ新機能の探索や革新的な機能を発現するナノ物質・構造の設計を行うことである。
今年度は、これまでの電子輸送特性だけでなくスピン輸送特性も扱えるように、全電子計算手法の一つであるProjector Aうgmented Wave(PAW)擬ポテンシャルを独自に開発したプログラムに組み込んだ。この研究は、ドイツ連邦共和国・ユーリッヒ研究所のS.Bluegel教授のグループと共同で行った。元来、擬ポテンシャルの作成と第一原理計算プログラムへの組み込みは独立した作業として実行することが可能であるため、擬ポテンシャルの作成をBluegel教授のグループが行い、第一原理電子状態計算プログラムへの組み込みを申請者が行った。そして、鉄やニッケル結晶などスピン分極している系の格子定数や弾性定数を計算し、PAW擬ポテンシャルが実空間差分法に基づく第一原理計算プログラムのフレームワークの中で問題なく機能することを確認した。そしてPAW擬ポテンシャルを組み込んだ第一原理電子状態計算プログラムのアルゴリズムの最適化を行い、並列計算機で4096CPUを用いた超並列計算が可能であることを確認した。以上により、独自に開発したプログラムへのPAW擬ポテンシャルの組み込みは、完成したと考える。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Real-Space Density-Functional Calculations for Transport Properties of Nanostructures2007

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono and Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 4(5)

      ページ: 840-859

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Path-Integration Calculation Method Based on the Real-Space Finite-Difference Scheme2007

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Goto, Tomoya Ono and Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condwnsed Matter 19

      ページ: 3652051-8

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between geometric and conductance oscillation in nanowires2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Egami, Shuichiro Aiba, Kikuji Hirose and Tomoya Ono
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condwnsed Matter 19

      ページ: 3652011-10

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study on electronic stuctures and dielectric properties of Si/SiO2 interface2007

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono, Katsuhiro Kutsuki, Yoshiyki Egami, Heiji Watanabe, and Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condwnsed Matter 19

      ページ: 3652021-7

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic structures of peanut-shaped fullerene tubes2007

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Nakayama, Tomoya Ono, Hidekazu Goto, and Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Science and Teahnology of Advanced Materials 8

      ページ: 196-199

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study of electucture of deformed carbon nanotube2007

    • 著者名/発表者名
      Kazuchika Iwami, Hidekazu Goto, Kikuji Hirose, and Tomoya Ono
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials 8

      ページ: 200-203

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study on electronic structure of Si/SiO2 in terface-effect of interface defects om local charge dendity-2007

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Kutsuki, Tomoya Ono, and Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials 8

      ページ: 204-207

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-Principles Study on Electron-Conduction Properties of C_<60> Chains2007

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono, Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 98・02

      ページ: 0268041-4

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles study of leakage current throught thin SiO_2 films2006

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakagawa, Katsuhiro Kutsuki, Tomoya Ono, Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Physica B 376-377

      ページ: 389-391

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles calculations of dielectric constants of C_<20> bulk using Wannier functions2006

    • 著者名/発表者名
      Jun Otsuka, Tomoya Ono, Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Physica B 376-377

      ページ: 320-323

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles study of the tunnel current between a scanning tunneling microscopy tip and a hydrogen-adsorbed Si(001) surface2006

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono, Shinya Horie, Katsuyoshi Endo, Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 73・24

      ページ: 2453141-5

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles calculation of tunneling current of H_2- or NH_3-adsorbed Si(001) surface in scanning tunneling microscopy

    • 著者名/発表者名
      Shinya Horie, Tomoya Ono, Yuji Kuwahara, Katsuyoshi Endo, Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles study on electron conduction properties of single-row gold nanowires

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Egami, Takashi Sasaki, Tomoya Ono, Hidekazu Goto, Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles study of leakage current through thin SiO_2 films

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakagawa, Katsuhiro Kutsuki, Tomoya Ono, Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Physics B (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles calculations of dielectric constants of C_<20> bulk using Wannier functions

    • 著者名/発表者名
      Jun Otsuka, Tomoya Ono, Kouji Inagaki, Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Physica B (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study on quantum transport through thin films2007

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono and Kikuji Hirose
    • 学会等名
      International Conference on Nanspintronic Design and Realization
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study of electron transport through fullerene wires2007

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono and Kikuji Hirose
    • 学会等名
      International Conference on Nano Science and Technology
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Electron-Transport Calculation Based on Real-Space Method: Application For Fullerene Chains2007

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono and Kikuji Hirose
    • 学会等名
      Twelfth Intennational Conference on the Application of Density Functional Theory
    • 発表場所
      Amsterdam, The Netherlands
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] First-Principles Electron-Conduction Properties Calculation for Nanostructures2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Egami, Tomoya Ono and Kikuji Hirose
    • 学会等名
      Twelfth International Conference on the Application of Density Functional Theory
    • 発表場所
      Amsterdam, The Netherlands
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 計算機マテリアルデザイン入門2005

    • 著者名/発表者名
      広瀬喜久治, 小野倫也 他
    • 総ページ数
      397
    • 出版者
      大阪大学出版会
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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