| 研究課題/領域番号 |
20H04463
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
|---|
研究代表者 |
渡邊 功雄 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 上級研究員 (40260195)
|
|---|
| 研究分担者 |
妹尾 仁嗣 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30415054)
足立 匡 上智大学, 理工学部, 教授 (40333843)
松浦 弘泰 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40596607)
石井 康之 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (90391854)
檜原 太一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (00814360)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
|
|---|
| キーワード | ミュオン位置計算 / 第一原理計算 / 強相関電子系 / 量子効果 / 分子動力学計算 / 機械学習 / ミュオン位置 / 超微細相互作用 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、物質の電子状態を原子レベルで調べる磁気センターである素粒子ミュオンの活用法の拡大を図る。第一原理計算とミュオンを用いた実験的測定法を融合させ、ミュオン位置同定のためのパッケージ化した研究手法を確立させる。この解析法を強相関電子系物質へ応用し、希薄な磁気不純物としてミュオンが引き起こす結晶格子の局所的歪み、電子軌道やスピン密度の空間的広がり、さらにはミュオン自身の持つ量子効果をを解明する。これら一連の新しい手法により、これまで明らかにすることが困難であった物質中のミュオン位置と、その周囲のける電子状態を原子レベルという微視的観点から解明する。
|
| 研究成果の概要 |
汎密度関数法を用いたミュオン位置同定法の開発を完了し、より多くの物質系に応用した。パイロクロア酸化物A2B2O7におけるバンド構造の計算を行った結果、レアースが占めるAサイトと遷移金属が占めるBサイトのハバードポテンシャルがある一定の比率を超えたときに金属絶縁体転移が起きる可能性を指摘した。特に結晶構造の温度変化が引き起こすハバードポテンシャルの違いが金属絶縁体転移を引き起こす可能性を示唆し、汎密度関数計算に分子動力学計算を加える新しい手法の開発へと結びついた。この成果は機械学習を用いたミュオン位置計算手法の開発へと発展し、計算科学と加速器科学研究が結びついた新しい研究分野の創出へ発展した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
物質中のミュオンと周囲の電子の量子効果を考慮したミュオン位置計算法を世界で初めて確立することができた。これにより、他の測定手法では困難な磁性体中のスピンに関する情報をミュオンから抽出できる道筋を開いた。さらに、本成果をきっかけとして、汎密度関数計算に分子動力学計算を加えてミュオンの位置とダイナミクスを解明する新しい計算手法の開発へとつながった。機械学習の研究グループとの分野横断的コラボを生み出すととともに、エネルギー材料内のイオン運動の定量測定をより確かなものにするという、ミュオンを活用して産業界へより深く貢献する道筋を切り開くという社会的意義も生み出した。
|
