| 研究課題/領域番号 |
19H02544
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
渡邉 聡 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00292772)
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| 研究分担者 |
南谷 英美 分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 教授(兼任) (00457003)
清水 康司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00838378)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 密度汎関数法 / フォノン / 層状物質 / 電子フォノン相互作用 / 熱伝導 / 機械学習ポテンシャル / 点欠陥 / 第一原理計算 / 機械学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多様な物性を有する層状物質の物性は、活発に研究されてきた。しかしフォノンに関係した物性、特に基板、エッジ、欠陥等がそれに及ぼす影響については、応用上重要であるにもかかわらずまだあまり研究されていない。
本研究では、これらの点の高精度な計算手法による解明に取り組む。個別事象の解析にとどまらない包括的な理解を目指す。同時に、これらに関する高精度計算は計算コストが特に大きいことに鑑み、精度を確保しつつ計算の高速化・効率化にも取り組む。
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| 研究成果の概要 |
層状物質のフォノン関連物性の定量的評価と欠陥等の影響の解明、およびそのための計算法の開発に取り組んだ。計算法では、少ない逆格子空間サンプル点数での電子フォノン相互作用行列要素の計算精度向上、機械学習原子間ポテンシャル（MLP）によるフォノンバンドや熱伝導率の高精度予測法の確立、欠陥の荷電状態を考慮したMLPの開発、パーシステント図を用いたMLP用新規構造記述子の開発等の成果を得、物性解析では、Li添加2層MoS2における引張歪・圧縮歪の両方での超伝導転移温度上昇、窒素空孔含有GaNのフォノンバンドの空孔の荷電状態による顕著な変化、アモルファスカーボンの熱伝導率と密度との強い相関等を見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
全世界的に求められている情報処理やエネルギー変換の一層の高度化・高性能化を実現できる材料として層状物質は期待されている。その性能を発揮させる上でフォノン関連物性とそれに及ぼす欠陥等の影響の理解は重要である。本研究では、層状物質のフォノン関連物性を欠陥等の影響まで含めて予測・解析することに大きく貢献しうる計算法を開発でき、熱伝導率と構造の相関や超伝導転移温度と歪みの関係等について様々な新たな知見を得ることができた。この点で学術的・社会的意義が大きい。
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