| 研究課題/領域番号 |
22KF0053
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| 補助金の研究課題番号 |
22F32733 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
矢花 一浩 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (70192789)
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| 研究分担者 |
MATTA SRI KASI 筑波大学, 計算科学研究センター, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2023年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 第一原理計算 / ペロブスカイト / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 超高速ダイナミクス / 非線形光応答 / ２次元物質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、原子が平面状に配列した単原子層などの特徴のある物質に、高強度で非常に短いレーザーパルスが照射して起こる光応答を、物質科学の第一原理計算の方法を用いて明らかにする。このような研究は、光を照射した物質中で起こる電子の非常に高速な運動を明らかにするという基礎科学からの興味に加えて、光の速度で動作するデバイスや、紫外から軟X線に至る短波長なパルス光を作るデバイスなどの原理に関わり、応用面でも重要である。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、ペロブスカイトや遷移金属ダイカルコゲナイドなどの物質群に対し、高次高調波発生を始めとする超高速・非線形光応答に対して第一原理計算を遂行し、その特徴を明らかにすることを目的とした。
最も基本的な２次元物質として知られているグラフェン、およびそれを２層に積層した物質であるモアレ構造グラフェンを中心として、非線形光応答および超高速ダイナミクスに関する研究を、代表者が中心となり開発を進めるオープンソースソフトウェアSALMONを用いて発展させた。特に、光電場の偏光方向が２次元物質と垂直となる場合に、従来SALMONで用意されている周期境界条件を用いた記述では、垂直方向でとるべき孤立境界条件と異なる結果を与え非物理的な励起が発生してしまうことを明らかにした。この知見をもとに、斜方入射の場合における一般の定式化を進め、p偏光を用いた２次元物質の光応答に対する一般的な理論と計算の枠組みの構築を進めた。また、モアレ構造をもつ２層物質に関し、基底状態の構築と非線形光応答の計算を行い、モアレ角による変化を調べた。
以上の超高速ダイナミクスに関わる研究に加え、遷移金属ダイカルコゲナイドやペロブスカイト物質に関して、第一原理計算を用いた理論研究及び実験研究グループとの共同研究を進展させた。ペロブスカイト構造の表面に有機分子側鎖を取り付けた物質に関し、高性能で安定なペロブスカイト太陽電池を実現する可能性を検討した。
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