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次世代密度汎関数理論を用いた物質デザインシステムの構築

公募研究

研究領域コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス
研究課題/領域番号 25104723
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

今村 穣  独立行政法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 研究員 (60454063)

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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード密度汎関数理論
研究実績の概要

本研究では、次世代密度汎関数理論である(A)系依存密度汎関数理論(SDDFT)及び(B)軌道フリー密度汎関数理論(OFDFT)を開発することを目的としている。(A)DFTの問題点として対象とする系ごとに精度が異なることが指摘されきた。SDDFTは、系に依存する物理的条件を課すことで精度の高い結果を再現するDFTである。去年度から、SDDFTの高精度化を精力的に図ってきた。具体的には、(i)クーロン演算子を領域毎の分割、(ii)複数軌道の軌道の直線性条件(LCOE)からそれぞれの領域のHF交換項の割合の決定、を可能とするスキームを提案してきた。幾つかの分子で軌道エネルギーからイオン化ポテンシャルなどを見積もったところ、高精度に実験値を再現できることを確認してきた。さらに、励起状態への拡張を行ったところ、価電子励起状態・リドベルグ励起状態を高精度に記述できることがわかった。従来のOS汎関数と異なり、クーロン演算子を短距離・長距離領域のみならず中距離領域に分割することで、複数のLCOEを満たす汎関数の構築に成功し、高精度に励起状態を記述できた。以上の提案により、これまでDFTが記述困難な励起状態の記述に成功した。
(B)については去年度の議論を踏まえ、軌道密度を基底として記述される運動エネルギーに、密度汎関数として記述される運動エネルギーを組み合わせて高精度に記述するするスキームに関して考察・提案し、今後の高精度なOFDFTへ向けて進捗があった。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Linearity Condition for Orbital Energies in Density Functional Theory(V): Extension to Excited State Calculations2015

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Imamura, Kensei Suzuki, Takeshi Iizuka, Hiromi Nakai
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 618 ページ: 30-36

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2014.10.065

    • 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] Local Response Dispersion Method in Periodic Systems: Implementation and Assessment2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ikabata, Yusuke Tsukamoto, Yutaka Imamura, Hiromi Nakai
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 36 号: 5 ページ: 303-311

    • DOI

      10.1002/jcc.23807

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetic Energy Decomposition Scheme Based on Information Theory2013

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Imamura, Jun Suzuki, Hiromi Nakai
    • 雑誌名

      JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY

      巻: 34 ページ: 2787-2795

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study on valence excitations of multiply ionized states for envelope measurement of x-ray free-electron-laser pulses2013

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Imamura, Takaki Hatsui
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW A

      巻: 87 ページ: 43413-43413

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical Investigation on Dye Sensitizer Solar Cell: Spin-forbidden Transition2015

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Imamura
    • 学会等名
      11th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE 2015)
    • 発表場所
      Metropolitan Hotel, Athens, Greece
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] NTChemを用いた色素増感太陽電池に関する理論的検討: スピン禁制励起2015

    • 著者名/発表者名
      今村穣
    • 学会等名
      第3回 NTChemワークショップ
    • 発表場所
      理化学研究所計算科学研究機構 (兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-03-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 量子化学計算プログラムの紹介2014

    • 著者名/発表者名
      今村穣
    • 学会等名
      元素戦略CREST合同研究会「物性理論と量子化学の接点~相対論の視点を中心として」
    • 発表場所
      メープル有馬 (兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2014-12-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Study on Spin Forbidden Transition of Solar Cell Sensitizers: Two-component Relativistic Time-dependent Density Functional Theory Study2014

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Imamura, Muneaki Kamiya, Takahito Nakajima
    • 学会等名
      The 5th AICS international Symposium
    • 発表場所
      RIKEN AICS, Kobe, Japan
    • 年月日
      2014-12-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Study on Solar Cell Sensitizers by Two-component Relativistic Time-dependent Density Functional Theory2014

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Imamura, Muneaki Kamiya, Takahito Nakajima
    • 学会等名
      the 19th International Workshop on Quantum Systems in Chemistry, Physics and Biology (QSCP-XIX)
    • 発表場所
      Fullon Hotel, Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高効率な色素増感太陽電池材料の設計に向けた理論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      今村穣, 神谷宗明, 中嶋隆人
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会2014広島
    • 発表場所
      広島大学 (広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光機能材料に対する2成分相対論的時間依存密度汎関数理論の応用2014

    • 著者名/発表者名
      今村穣, 神谷宗明, 中嶋隆人
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 京を用いた次世代太陽電池の材料設計へ向けて2014

    • 著者名/発表者名
      今村 穣
    • 学会等名
      シンポジウム「次世代太陽電池の動向と展望~京を用いた新材料設計に向けて~」
    • 発表場所
      理化学研究所計算科学研究機構(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Two-component Relativistic Time-dependent Density Functional Theory: Development and Applications2013

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Imamura, Muneaki Kamiya, Takahito Nakajima
    • 学会等名
      5th JCS International Symposium on Theoretical Chemistry
    • 発表場所
      東大寺総合文化センター(奈良県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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