| 研究概要 |
1.プラズマの大規模シミュレーションの基礎である古典イオン系に対する分子動力学法において,電子による遮蔽を考慮し,変形可能な周期境界条件および適切な熱力学的条件の下でシミュレーションを実行した。大規模化のために,領域分割による並列化,多重時間ステップによる高速化を行い,研究室レベルの計算機でも1万イオン弱の系のシミュレーションが実用的な時間で可能となった。一つの応用例として,外場の中におかれた遮蔽クーロン力で相互作用する湯川系およびその混合物の特性を解析した。湯川系は,電子の存在の効果を古典の範囲で採り入れた系の代表である。その結果,一次元的な外場の中では,湯川系が低温において層状の構造をとることが示され,層の数が低温状態を特徴づける2つのパラメータの平面に相図として表された。また,温度を上げたときの融解点が,相関関数の遠距離における振舞いと,動的揺動スペクトルの変化の両面から明らかにされた。
2.電子系を含めた量子力学的取り扱いとしては,電子間の相互作用を密度汎関数法により記述,密度そのものを変数として扱う方法が,動的なシミュレーションの大規模化の観点から実用的である。具体的方法としては,空間を分割した上で,有限要素法によってシュレ-ディンガー方程式を解くことをくり返す必要がある。これまでの2次元解析に基づき,3次元系に対するプログラムの開発を行った。各時間ステップにおいて,効率のよい空間分割を適応的に行うこと,および並列化による高速化について,理論的な解析とプログラム化が進行中である。
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