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高精度結晶構造探査アルゴリズムの開発と固体水素室温超伝導相探索への適用

研究課題

研究課題/領域番号 25800218
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関大阪大学

研究代表者

石河 孝洋  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40423082)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード遺伝的アルゴリズム / ポテンシャルエネルギー面トレッキング / 結晶構造探索 / 固体水素 / 超伝導 / 零点振動エネルギー / 構造探索 / 固体水素金属相 / ゼロ点振動エネルギー計算
研究成果の概要

本研究課題は①「高精度結晶構造探索アルゴリズムの開発」と②「固体水素室温超伝導相探索」のふたつに大別できる。①については、ポテンシャルエネルギー面トレッキングを独自に考案・コーディングし、炭素の結晶構造探索に適用できた点、②については、遺伝的アルゴリズムによって先行研究とは異なる新たな金属相を予測し、そのとき最大350 Kの超伝導転移温度が理論的に得られた点を考慮すると研究課題を十分遂行できたといえる。「高圧相の特定」や「高圧縮固体水素の物性」は高圧物質科学の重要な研究テーマとなっており、本研究課題で得られた成果は高圧科学の更なる発展に繋がるものと期待している。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (34件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Superconductivity of compressed solid argon from first principles2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, M. Asano, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 91 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.064512

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Review on distorted face-centered cubic phase in yttrium via genetic algorithm2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, T. Oda, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 雑誌名

      High Press. Res.

      巻: 35 号: 1 ページ: 37-41

    • DOI

      10.1080/08957959.2014.983501

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase with pressure-induced shuttlewise deformation in dense solid atomic hydrogen2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ishikawa, Hitose Nagara, Tatsuki Oda, Naoshi Suzuki, and Katsuya Shimizu
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 90 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.104102

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Potential energy surface trekking: Application to carbon at terapascal pressures2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Comput. Mater. Sci.

      巻: 92 ページ: 36-40

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2014.05.024

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 第一原理計算から見た高圧力下における元素の挙動2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 24 号: 2 ページ: 145-154

    • DOI

      10.4131/jshpreview.24.145

    • NAID

      130004447681

    • ISSN
      0917-639X, 1348-1940
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Band structure and pressure induced metallic transition in iodine--GW calculation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nagara, T. Ishikawa, and T. Kotani
    • 雑誌名

      High Press. Res.

      巻: 34 号: 2 ページ: 215-221

    • DOI

      10.1080/08957959.2013.867040

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure searching by free energy surface trekking: application to carbon at 1 TPa2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 500 号: 16 ページ: 162003-162003

    • DOI

      10.1088/1742-6596/500/16/162003

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 第一原理計算から見た高圧力下における元素の挙動2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 24

    • NAID

      130004447681

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-induced stacking sequence variations in gold from first principles2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, K. Kato, M. Nomura, N. Suzuki, H. Nagara, and K. Shimizu
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 88 号: 21 ページ: 214110-214115

    • DOI

      10.1103/physrevb.88.214110

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] コンピュータ・シミュレーションによる物質の結晶構造と超伝導特性の解明<br/> ―メタ・ダイナミクス,遺伝的アルゴリズムを用いた結晶構造予測―2013

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 23 号: 2 ページ: 113-123

    • DOI

      10.4131/jshpreview.23.113

    • NAID

      10031183850

    • ISSN
      0917-639X, 1348-1940
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] テラパスカル領域における炭素の結晶構造探索-ポテンシャルエネルギー面トレッキングの適用-2015

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 結晶構造予測に基づく圧力誘起超伝導物質の理論的探索2015

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      未来研究イニシアティブ「計算機ナノマテリアルデザイン新元素戦略」討論会
    • 発表場所
      国際高等研究所
    • 年月日
      2015-03-13 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ポテンシャルエネルギー面トレッキングによる構造探索――テラパスカル領域における炭素への適用――2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 固体水素金属相の構造および超伝導性に関する第一原理的研究2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、長柄一誠、小田竜樹、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高圧縮水素のバンド構造と金属転移---GW近似計算2014

    • 著者名/発表者名
      長柄一誠、石河孝洋、小谷岳生
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] デラフォサイト型CuAlO2におけるバンドギャップの圧力依存性と電子状態2014

    • 著者名/発表者名
      中西章尊、石河孝洋、吉田博、清水克哉
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ベリリウムにおける結晶構造と超伝導の圧力依存性2014

    • 著者名/発表者名
      山内卓弥、中本有紀、石河孝洋、清水克哉、大石泰生
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高圧下における臭素の構造相転移II2014

    • 著者名/発表者名
      林由馬、中本有紀、石河孝洋、清水克哉、藤久裕司、大石泰生
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 銅および銅水素化物の圧力誘起積層順序変化に関する第一原理的研究2014

    • 著者名/発表者名
      木村優介、石河孝洋、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 固体アルゴンにおける圧力誘起逐次構造相転移と超伝導の第一原理的研究2014

    • 著者名/発表者名
      浅野正行、石河孝洋、河原勇史、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Probing carbon under ultra-high pressure with sound velocity measurements2014

    • 著者名/発表者名
      K. Shigemori, K. Shimizu, Y. Asakura, T. Ishikawa, T.Sakaiya, T. Kondo, H. Sumiya, T. Irifune, T. Kadono, Y. Hironaka, H. Azechi
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      Niigata
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算による高圧縮固体水素室温超伝導相の探索2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、長柄一誠、小田竜樹、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第12回水素量子アトミクス研究会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所
    • 年月日
      2014-10-23 – 2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Review on distorted face-centered cubic phase in yttrium via genetic algorithm2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, T. Oda, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 学会等名
      52nd EHPRG International Conference
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Band structures and band gaps of dense hydrogen ---GW calculation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nagara, T. Ishikawa, and T. Kotani
    • 学会等名
      52nd EHPRG International Conference
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算から見た固体水素金属相の結晶構造と超伝導2014

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、長柄一誠、小田竜樹、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体アルゴンの圧力誘起構造相転移と金属化に関する第一原理的研究2014

    • 著者名/発表者名
      浅野正行、石河孝洋、小幡正雄、鈴木直、小田竜樹、清水克哉
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算による銅の圧力誘起積層変化2014

    • 著者名/発表者名
      木村優介、石河孝洋、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 全元素の超伝導化にむけて2014

    • 著者名/発表者名
      清水克哉、松岡岳洋、石河孝洋、坂田雅文、太田健二、中本有紀、大石泰生
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 超高圧下における元素の超伝導と結晶構造の理論予測2013

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ・新潟コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高圧縮水素における特異な結晶構造揺らぎ2013

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      NEXT水素ワークショップ・極限セミナー
    • 発表場所
      大阪大学極限量子科学研究センター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ab-initio prediction of high-pressure behaviors of materilas2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa
    • 学会等名
      International Workshop of Computational Nano-Materials Design on Green Energy
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai International Conference Center
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] All elements superconduct at high pressure?2013

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, T. Matsuoka, M. Sakata, Y. Nakamoto, T. Ishikawa, and T. Kagayama
    • 学会等名
      International Workshop of Computational Nano-Materials Design on Green Energy
    • 発表場所
      Awaji Yumebutai International Conference Center
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Band structure and pressure induced metallic transition in Iodine--GW calculation2013

    • 著者名/発表者名
      H. Nagara, T. Ishikawa, and T. Kotani
    • 学会等名
      51st EHPRG International Conference
    • 発表場所
      London (UK)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Reinvestigation on distorted-fcc phase in yttrium via ab-initio genetic algorithm technique2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, T. Oda, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 学会等名
      51st EHPRG International Conference
    • 発表場所
      London (UK)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Crystal Structure Searching by Free Energy Surface Trekking: Application to Carbon above 1 TPa2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 学会等名
      APS-SCCM & AIRAPT-24 Joint Conference
    • 発表場所
      Seattle (U.S.A.)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Phase with Anomalous Crystal Structure Fluctuation in Dense Solid Atomic Hydrogen2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, H. Nagara, T. Oda, N. Suzuki, and K. Shimizu
    • 学会等名
      ICTP LEMSUPER Conference on Mechanisms and Developments in Light-Element Based and Other Novel Superconductors
    • 発表場所
      Trieste (Italy)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムによる固体水素金属相の結晶構造探索2013

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、長柄一誠、小田竜樹、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体ヨウ素のバンド構造と圧力誘起金属転移2013

    • 著者名/発表者名
      長柄一誠、石河孝洋、小谷岳生
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体アルゴンの結晶構造と金属化に関する第一原理的研究2013

    • 著者名/発表者名
      浅野正行、石河孝洋、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 銅の圧力誘起積層順序変化に関する第一原理的研究2013

    • 著者名/発表者名
      木村優介、石河孝洋、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体酸素ζ相の超伝導と結晶構造2013

    • 著者名/発表者名
      向健太、石河孝洋、中本有紀、清水克哉、大石泰生
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧下における臭素の構造相転移2013

    • 著者名/発表者名
      中本有紀、藤久裕司、石河孝洋、太田健二、市丸孝太、林由馬、清水克哉、大石泰生
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算から見た固体酸素ζ相の結晶構造2013

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋
    • 学会等名
      NEXT program / JSPS Grants-in-Aid for Scientific Program 25800195 共同セミナー ‐極限環境下の物質科学‐
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧縮固体水素における特異な結晶構造揺らぎ2013

    • 著者名/発表者名
      石河孝洋、長柄一誠、小田竜樹、鈴木直、清水克哉
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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