| 研究課題/領域番号 |
22K03447
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
是常 隆 東北大学, 理学研究科, 教授 (90391953)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 第一原理計算 / 有効模型 / 対称性 / 物質探索 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，第一原理計算を用いて得られる物質に対する有効模型のデータベースを主軸に用いて，様々な物理量の理論データベースを構築し，それに基づいた機能性物質の探索および設計を行う。特に，有効模型データベースから物理量のデータベースを構築するための技術開発，対象とする物質の範囲を広げるための技術開発を行うことによって，これまで探索されてこなかった領域の探索を行う。また，得られたデータの解析から，物理量と有効模型，結晶構造などの関連性を議論し，物質設計の指針構築も目指す。
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| 研究実績の概要 |
有効模型のデータベース構築に関する技術開発およびそのデータを用いた物理量の計算に向けた技術開発を行った。有効模型構築データベース構築に関しては、まず、昨年度開発した対称性を用いた有効模型構築手法を広く利用されている第一原理計算コードquantum ESPRESSOにマージするなどの開発を行った。また、強相関効果を考える上で重要になるクーロン相互作用の取り扱いに関しては、RESPACKと呼ばれるコードの汎用性を上げるため、wannier90との接続を可能にするコードの開発を行った。これらの開発は我々が開発した技術を広く利用可能とするものであり、当該分野の発展に大きく貢献するものと考えている。一方、有効模型を用いた物理量の計算手法としては、ワニエ有効模型から不規則合金を扱うコードの整備も進めている。特に、解析接続を用いて電気伝導度の計算を行う手法について開発を行い、絶対零度の計算と比較を行うとともに、過去の研究との比較検証も進めている。
他にも、強磁性体において、うまくワニエ基底をとることで、磁化の成分を抽出する手法の開発を行った。これは有効模型に物理的解釈を与えるものであり、また、有効模型の中で磁化の回転を行うことを可能とするものである。実際、有効模型の中で磁化を回転させることで磁気異方性の計算が効率的に行えることを実証した。現在、本手法のデータベース上の物質への適用も進めており、強磁性体の物質探索へと繋げていきたいと考えている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
対称性に関するコードやクーロン相互作用に関するコードなどの開発、整備が進み、公開して広く利用可能な状態まで持っていくことができた。これらのコードは既に外部の研究者にも利用されておりフィードバックを受けた整備も進めている。物理量の計算に関しても、電気伝導度や磁気異方性などの手法開発に進展があり、順調に研究が進んでいるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの開発をもとに、有効模型のデータベースの拡充とそれを用いた物質探索を推進していく。まず、データベース構築に関しては、クーロン相互作用の計算のハイスループット化とデータ構築を検討する。対称性を考慮したコードとの連携も視野に入れて開発を進めていき、データ構築を目指していく。また、不規則合金系のデータ構築についても検討を進める。
また、磁気異方性の計算などのデータベースへの適用などから物質探索についても進めていく。計算量が増えていくことに対しては、物質群を絞ることにより、より高度な計算の適用を進めるなどの対策も行っていく。
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