| 研究課題/領域番号 |
16605006
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
広瀬 喜久治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10073892)
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| 研究分担者 |
後藤 英和 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80170463)
稲垣 耕司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50273579)
小野 倫也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80335372)
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| キーワード | 第一原理電気伝導計算 / 量子化コンダクタンス |
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| 研究概要 |
本研究では、申請者らが独自に考案した第一原理によるナノ構造体の電気伝導計算手法に基づく本格的なシミュレーションプログラムを開発するとともに、これを用いて電極間に構築された原子・分子細線やナノチューブ、フラーレン鎖、生体分子などの電気伝導特性を理論的に予測することを目的としている。
今年度は、これまで開発を進めてきた実空間差分法に基づく第一原理電子状態計算プログラムに、計算量をモデルサイズに比例させることができるオーダーNアルゴリズムの組み込みと、空間に局在したWannier関数を用いて半無限に続く結晶電極に挟まれたナノストラクチャーの電子状態を計算する手法の開発を行った。そして、アルミニウムワイヤーの電気伝導特性を計算することにより、本計算手法の有用性を確認した。また、アルゴリズムを並列計算機に対応したものに書き換え、計算速度を従来よりも最大で20倍程度高速化することに成功した。そして、金原子でできたヘリカルナノワイヤーの電気伝導特性を計算し、コンダクタンスについては、実験結果によく一致する結果が得た。さらに、ナノワイヤーを流れる電流により、内部に磁場が誘導される現象を発見し、ヘリカルワイヤーがナノソレノイドとして利用できる可能性を示した。
また、新たな概念による第一原理電気伝導計算手法を開発し、その試作プログラムを作成した。そして、従来の第一原理電気伝導計算手法よりも10倍程度高速計算が可能であることを確認した。
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