大規模生体分子におけるスピン軌道相互作用の解析手法の開発

• 研究課題/領域番号: 25810015
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 中田 彩子 独立行政法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, NIMSポスドク研究員 (20595152)
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 大規模計算 / 密度汎関数理論 / オーダーN計算 / 基底関数 / 生体分子 / スピン軌道相互作用

研究成果の概要

本研究では、密度汎関数(DFT)法に基づいた大規模第一原理計算により、生体分子のような巨大系におけるスピン軌道相互作用を解析するための手法の開発を目的としている。スピン軌道相互作用を含む計算は通常の計算よりも計算コストが非常に高い。そのため本研究では、大規模計算に特化したDFT計算プログラムCONQUESTに基づき、精度を維持しながら基底関数の数を最小まで減らす手法を開発することで、大幅な計算コストの削減に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Optimized multi-site local orbitals in the large-scale DFT program CONQUEST (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nakata, D. R. Bowler and T. Miyazaki
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys., published online 巻: - 号: 47 ページ: 31427-31433
  • DOI: 10.1039/c5cp00934k
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient Calculations with Multisite Local Orbitals in a Large-Scale DFT Code CONQUEST (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Nakata, D. R. Bowler and T. Miyazaki
  • 雑誌名: J. Chem. Theory Comput. 巻: 10 号: 11 ページ: 4813-4822
  • DOI: 10.1021/ct5004934
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Density functional theory for comprehensive orbital energy calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakata and T. Tsuneda
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 139 号: 6 ページ: 64102-64102
  • DOI: 10.1063/1.4817404
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of one-electron wave functions of large-scale systems with O(N) DFT code CONQUEST and Sakurai-Sugiura method (2015)
  • 著者名/発表者名: Ayako Nakata, David R. Bowler, Yasunori Futamura, Tetsuya Sakurai and Tsuyoshi Miyazaki
  • 学会等名: 2015 SYMPOSIUM FOR THE PROMOTION OF APPLIED RESEARCH COLLABORATION IN ASIA
  • 発表場所: 台北市(台湾)
  • 年月日: 2015-02-11
  • 招待講演
• [学会発表] Efficient optimization of local orbitals and eigenstate calculations in linear-scaling DFT code CONQUEST (2015)
  • 著者名/発表者名: Ayako Nakata, David R. Bowler, Yasunori Futamura, Tetsuya Sakurai and Tsuyoshi Miyazaki
  • 学会等名: International Workshop on Computational Physics and Materials Science: Total Energy and Force Methods
  • 発表場所: トリエステ市(イタリア)
  • 年月日: 2015-01-16
• [学会発表] Efficient optimization of local orbitals and eigenstate calculations in O(N) DFT code CONQUEST (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayako Nakata, David R. Bowler, Yasunori Futamura, Tetsuya Sakurai and Tsuyoshi Miyazaki
  • 学会等名: International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
  • 年月日: 2014-12-02
• [学会発表] Efficient Construction of Local Orbitals Basis Functions in Large-Scale DFT calculation code CONQUEST (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayako Nakata, D. R. Bowler and Tsuyoshi Miyazaki
  • 学会等名: Functionality of Organized Nanostructures 2014
  • 発表場所: 日本科学未来館(東京都江東区)
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] オーダーN法DFT計算プログラムCONQUESTにおける局在軌道の最適化と応用計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中田彩子, D. R. Bowler, 宮崎剛
  • 学会等名: 第8回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス(広島県東広島市)
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] Development and application of the optimization method for local orbitals in an O(N) DFT program CONQUEST (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayako Nakata, David Bowler and Tsuyoshi Miyazaki
  • 学会等名: Computational Science Workshop 2014
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2014-08-22
• [学会発表] 第一原理O(N)計算プログラムCONQUESTにおける局所軌道の最適化手法の開発
  • 著者名/発表者名: 中田彩子, Bowler David, 宮崎剛
  • 学会等名: 第16回理論化学討論会
  • 発表場所: 福岡市健康づくりサポートセンター(福岡)
• [学会発表] 内殻・価電子軌道エネルギーを定量的に与える理論
  • 著者名/発表者名: 常田貴夫, 中田彩子
  • 学会等名: 第16回理論化学討論会
  • 発表場所: 福岡市健康づくりサポートセンター(福岡)
• [学会発表] Development of multisite local orbitals in Conquest
  • 著者名/発表者名: Ayako Nakata
  • 学会等名: Conquest Meeting 2013 & Beyond
  • 発表場所: Universite Bordeaux 1 (ボルドー, フランス)
• [学会発表] 第一原理O(N)計算プログラムCONQUESTにおける局在軌道の最適化と応用計算
  • 著者名/発表者名: 中田彩子, D. R. Bowler, 宮崎剛
  • 学会等名: 日本物理学会第69会年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(平塚)