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2010 年度 実績報告書

ナノ構造形成・新機能発現における電子論ダイナミクス

計画研究

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 22104005
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関東京大学

研究代表者

押山 淳  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80143361)

研究分担者 宮崎 剛  物質材料研究機構, 計算科学センター, 主幹研究員 (50354147)
尾崎 泰助  北陸先端科学技術大学院大学, 先端融合領域研究院, 准教授 (70356723)
岩田 潤一  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助教 (70400695)
土田 英二  産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 研究員 (50357521)
キーワード密度汎関数理論 / 第一原理計算 / オーダーN / ナノ構造 / 電子状態 / コンピューティクス
研究概要

本研究では、量子論の第一原理に立脚した、実空間アプローチとオーダーN法を計算手法の軸にすえ、ナノメートル・スケールの複合構造体のナノ形状と電子機能の複合相関と非平衡ダイナミクスの解明、および新機能を有するナノ構造体の提唱を行うことを目的としており、22年度は以下の成果が得られた。
1.実空間アプローチは、マルチコア超並列アーキテクチャに適した計算手法であり、我々はRSDFTコードの開発とその高度化を進めている。今年度は、RSDFTコードの多機能化、Car-Parrinello Molecular Dynamics (CPMD)手法との結合、さらには固有値問題の新たな解法である櫻井-杉浦法のコード化を行った。またこのRSDFTの応用として、シリコン・ナノワイヤーの電子物性解明、シリコン表面での炭素ナノワイヤーの制御可能性探索を行った。
2.密度行列の最適化に基づく、オーダーN手法は超大規模系に対する密度汎関数理論計算を可能にする有望手法である。そのひとつであるCONQUESTコードについて、それをマルチコア超並列アーキテクチャにおいて高度化するとともに、バイオ系での有用性を調べる計算を実行した。
3.擬ポテンシャル・局在基底法は精度とコストのバランスのとれた手法であり、我々はOpenMXコードの開発を進めているが、本年度は、新しい固有値解法の提唱を行い、従来手法と比べて、サイズNに対するより低次のスケーリングを示すことを実証した。
4.第一原理分子動力学計算における、位相空間の探索を効率化するために、原子の質量を非対角行列の形に一般化する手法の検討を行った。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Large-Scale First-Principles Electronic Structure Calculations for Silicon Nanostructures2011

    • 著者名/発表者名
      J.-I.Iwata, A.Oshiyama, K.Shiraishi
    • 雑誌名

      Proc.30th Int.Conf.Physics on Semiconductors (Seoul, July 26-30, 2010)

      巻: (印刷中)(掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure, spin, and charge of decavacancy V10 in crystalline silicon2011

    • 著者名/発表者名
      K.Uchida, A.Oshiyama
    • 雑誌名

      Proc.30th Int.Conf.Physics on Semiconductros (Seoul, July 26-30, 2010)

      巻: (印刷中)(掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural stability and energy bands of Si nanowires along[110] direction2011

    • 著者名/発表者名
      D.Sung, J.-I.Iwata, A.Oshiyama
    • 雑誌名

      Proc.30th Int.Conf.Physics on Semiconductors (Seoul, July 26-30, 2010).

      巻: (印刷中)(掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear Scaling Constrained Density Functional Theory in CONQUEST2011

    • 著者名/発表者名
      M.P.Sena, T.Miyazaki, D.R.Bowler
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: (印刷中)(掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio mass tensor molecular dynamics2011

    • 著者名/発表者名
      E.Tsuchida
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys.

      巻: 134 ページ: 044112

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic and Electronic Structures of α-Al2O3 Surfaces2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kurita, K.Uchida, A.Oshiyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 155319(14)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast spherical Bessel transform via fast Fourier transform and recurrence formula2010

    • 著者名/発表者名
      M.Toyoda, T.Ozaki
    • 雑誌名

      Comp.Phys.Comm

      巻: 181 ページ: 277(6)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual spin filter effect in a zigzag grapheme nanoribbon2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ozaki, K.Nishio, H.Weng, H.Kino
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 81 ページ: 075422(5)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of on-site Coulomb interactions on the electronic structure and magnetic property of Gd2 cluster2010

    • 著者名/発表者名
      M.J.Han, T.Ozaki, J.Yu
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lett.

      巻: 492 ページ: 89-92

    • 査読あり
  • [雑誌論文] LIBERI : Library for numerical evaluation of electron-repulsion integrals2010

    • 著者名/発表者名
      M.Toyoda, T.Ozaki
    • 雑誌名

      Comp.Phys.Commun.

      巻: 181 ページ: 1455-1463

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunable electronic transport properties of silicon-fullerene-linked nanowires : Semiconductor, conducting wire, and tunnel diode2010

    • 著者名/発表者名
      K.Nishio, T.Ozaki, T.Morishita, M.Mikami
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 81 ページ: 115444(11)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient low-order scaling method for large-scale electronic structure calculations with localized basis functions2010

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

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 075131(17)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous Discrimination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH) Enantiomers on a Metal Surface2010

    • 著者名/発表者名
      G.Otero, G.Biddau, T.Ozaki, B.Gomez-Lor, J.Mendez, R.Perez, J.A.Martin-Gago
    • 雑誌名

      Chem.-A.Euro.J.

      巻: 16 ページ: 13920-13924

    • 査読あり
  • [学会発表] Current Status of Density-Functional-Theory-Based Calculations for Nano- and Bio-Materials2011

    • 著者名/発表者名
      A.Oshiyama
    • 学会等名
      Int.Sympo."Nanoscience and Quantum Physics 2011"
    • 発表場所
      Tokyo国際文化会館
    • 年月日
      20110126-20110128
  • [学会発表] Numerically exact low-order scaling method for large-scale electronic structure calculations2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ozaki
    • 学会等名
      Psi-k 2010 Conference
    • 発表場所
      Berlin, GERMANY
    • 年月日
      20100912-20100916
  • [学会発表] Localized basis method in OpenMX2010

    • 著者名/発表者名
      尾崎泰助
    • 学会等名
      第17回コンピュテーショナル・マテリアルズ・デザイン(CMD^[○!R])ワークショップ
    • 発表場所
      大阪大学サイバーメディアセンター
    • 年月日
      20100906-20100910
  • [備考]

    • URL

      http://computics-material.jp/

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公開日: 2012-07-19  

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