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2008 年度 実績報告書

ナノ構造の電子輸送機能デザイン手法の開発・応用

研究課題

研究課題/領域番号 17064012
研究機関大阪大学

研究代表者

広瀬 喜久治  大阪大学, 大学院・工学研究科, 客員教授 (10073892)

研究分担者 後藤 英和  大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80170463)
小野 倫也  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80335372)
江上 喜幸  長崎大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20397631)
キーワード第一原理電子状態計算 / 電気伝導特性 / ナノストラクチャー
研究概要

本研究の目的は、研究代表者らが独自に開発した第一原理電気伝導計算手法に基づく計算プログラムを開発することと、これを用いてマテリアルデザインを行う。具体的には、電極間に構築された原子・分子ワイヤーやナノチューブ、フラーレンワイヤー、生体分子などの電子輸送特性を理論的に予測する。
本研究で用いている計算コードは並列計算に有利な実空間差分法を用いていることから、今後の計算機の進化の傾向を鑑み、今年度はペタコン世代の計算環境でグローバルスタンダードとなる大規模第一原理計算コードを開発した。計算コードの基幹部分の開発は、これまで大阪大学の研究グループが開発してきたコードを改良するということで阪大の研究グループが中心となって行い、一部のサブルーチンは国内および海外の他研究機関と共同でも開発した。開発中のコードは、共有メモリ型並列計算機および分散メモリ型並列計算機の両方で高速な計算が可能なように、MPIおよびOpenMPのハイブリッド並列化を行っている。また、計算の高精度化を図るため、従来のノルム保存型擬ポテンシャルよりも高精度なProjector Augmented Wave擬ポテンシャルの組み込みを行った。
開発したコードを用いてフラーレンダイマーの電気伝導特性の計算を行い、ピーナッツ型フラーレンダイマーよりも、結合していない単純なフラーレンダイマーの方が、良い電気伝導特性を示すことを発見した。
さらにコードの公開に向け、ユーザーが使いやすいように、インプットデータの簡略化やマニュアル整備などを行った。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (26件)

  • [雑誌論文] First-Principles Study on Magnetic Ordering of Al Infinite Single-row Atomic Wire2009

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Ota, Kikuji. Hirose, and Tomoya Ono
    • 雑誌名

      J. Phys. : Condens. Matter 21

      ページ: 064240

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Total-energy minimization of few-body electron systems in the real-space finite-difference scheme2009

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Goto and Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      J. Phys. : Condens. Matter 21

      ページ: 064231

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Transport Simulations of a Multilead System Using the Impulse Response Method2008

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, H. Goto and K. Hirose
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis 40

      ページ: 1113-1116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Path-Integral Renormalization Group Treatments for Many-Electron Systems with Long-Range Repulsive Interactions2008

    • 著者名/発表者名
      M. Kojo and K. Hirose
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis 40

      ページ: 1071-1074

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study on electronic structure of fullerene polymers2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kitajima, Y. Egami, H Nakayama, K. Hirose and T. Ono
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysiss 40

      ページ: 1063-1066

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study on STM current images of C2H2-adsorbed Si(001)surface2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Egami, Tomoya One and Kikuji Hirose
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis 40

      ページ: 1067-1070

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles analysis of He and H atom incidence onto hydrogen-terminated Si(001)2AE surface2008

    • 著者名/発表者名
      Kouji Inagaki, Kikuji Hirose, Kiyoshi Yasutake
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis 40

      ページ: 1088-1091

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles calculation of electronic polarization of III-V nanotubes2008

    • 著者名/発表者名
      Jun Otsuka, Kikuji Hirose, and Tomoya Ono
    • 雑誌名

      Phys. Rev B 78(3)

      ページ: 035426

    • 査読あり
  • [学会発表] First-Principles Molecular-Dynamics Analysis of Sueface Reaction in Low-Temperature Si Thin Film Growth-Adsorption of Reactive Precursors onto H-Terminated Si Surface-2009

    • 著者名/発表者名
      K Inagaki, R. Kanai, K. Hirose, and K. Yasutake
    • 学会等名
      First International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology Surface and Thin Film Processing, Osaka, February 16-17, 2009
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2009-02-16
  • [学会発表] Path-Integral Renormalization Group Method for Accurate First-Principles Calculations of Coulombic Many-Body Systems2009

    • 著者名/発表者名
      M. Kojo and K. Hirose
    • 学会等名
      First International Symposium on. Atomically Controlled Fabrication Technology-Surface and Thin-Film Processing-, Osaka, February 16-17, 2009
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2009-02-16
  • [学会発表] Total-Energy Minimization of Few-Body Electron Systems in the Real-Space Finite-Difference Scheme2009

    • 著者名/発表者名
      T. Yamashiki, K. Hirose and H. Goto
    • 学会等名
      First International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology-Surface and Thin Film Processing-, Osaka, February 16-17, 2009
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2009-02-16
  • [学会発表] First-principles Calculation for leakage Current through Si/SiO2 Interface2009

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono
    • 学会等名
      XIV INTERNATIONAL WORKSHOP ON COMPUTATIONAL PHYSICS AND MATERIALS SCIENCE : TOTAL ENERGY AND FORCE METHODS ; January 8-10, 2009, Trieste, Italy
    • 発表場所
      Trieste, Italy
    • 年月日
      2009-01-09
  • [学会発表] Path-Integral Renormalization Group Method for Multicomponent Coulombic Systems2009

    • 著者名/発表者名
      MsashiKoji and Kikuji Hirose
    • 学会等名
      XIV INTERNATIONAL WORKSHOP ON COMPUTATIONAL PHYSICS AND MATERIALS SCIENCE : TOTAL ENERGY AND FORCE METHODS, January 8-10, 2009, Trieste, Italy
    • 発表場所
      Trieste, Italy
    • 年月日
      2009-01-09
  • [学会発表] Electronic and structural properties of germanium dioxide2009

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Saito, Kikuji Hirose and Tomoya Ono
    • 学会等名
      XIV INTERNATIONAL, WORKSHOP ON COMPUTATIONAL PHYSICS AND MATERIALS SCIENCE : TOTAL ENERGY AND FORCE METHODS, January 8-10, 2009, Trieste, Italy
    • 発表場所
      Trieste, Italy
    • 年月日
      2009-01-09
  • [学会発表] Path-Integral Renormalization Group Method for an Accurate First-Principles Calculation2008

    • 著者名/発表者名
      Masashi. Kojo
    • 学会等名
      GCOE International Workshop Quantum Simulations for Atomically Controlled Fabrication Technology, November 27, 2008, Grad. Schl. Eng. Osaka Univ
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2008-11-27
  • [学会発表] Time evolving Self-Consistent calculation based on Real-Space Finite-Difference Method2008

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Koyama, Kouji Inagaki, Kikuji Hirose, and Hidekazu Goto
    • 学会等名
      The 11th Asian Workshop On First-Principles Electronic Structure Calculations, November 3-5, 2008
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2008-11-01
  • [学会発表] Total-energy minimization of few-body electron systems in the real-space finite-difference scheme2008

    • 著者名/発表者名
      Toru Yamashiki, Kikuji Hirose, and Hidekazu Goto
    • 学会等名
      The 11th Asian Workshop On First-Principles Electronic Structure Calculations, November 3-5, 2008
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2008-11-01
  • [学会発表] Ab Initio Treatment of Multicomponent Systems within Path-Integral Renormalization Group Method2008

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kojo and Kikuji Hirose
    • 学会等名
      The 11th Asian Workshop On First-Principles Electronic Structure Calculations, November 3-5, 2008
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2008-11-01
  • [学会発表] First-Principles Study on Magnetic Ordering of Al Infinite Single-row Atomic Wire2008

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Ota, Kikuji Hirose, and Tommoya Ono
    • 学会等名
      The 11th Asian Workshop On First-Principles Electronic Structure Calculations, November 3-5, 2008
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2008-11-01
  • [学会発表] Oscillatory Behavior of Conductance of 5d Metal Nanowires2008

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono
    • 学会等名
      The 11th Asian Workshop On First-Principles Electronic Structure Calculations, November 3-5, 2008
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2008-11-01
  • [学会発表] Ab Initio Calculation of Atomic and Structures of Germanium Dioxide2008

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Saito, Kikuji Hirose and Tomoya Ono
    • 学会等名
      The 11th Asian Workshop On First-Principles Electronic Structure Calculations. November 3-5 2008
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2008-11-01
  • [学会発表] Electron-Transport Simulations of Finite-Biased Jellium Nanowires by the Impulse-Response Method2008

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, S. Aiba, K. Hirose and H. Goto
    • 学会等名
      4th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium, September 29-October 1, 2008, Osaka, Japan
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2008-09-01
  • [学会発表] First-principles electron-transport calculation for fullerene polymers2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kitajima, K. Hirose and T. Ono
    • 学会等名
      4th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium, September 29-October 1, 2008, Osaka, Japan
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2008-09-01
  • [学会発表] First-principles study on electronic structure of germanium dioxide2008

    • 著者名/発表者名
      S. Saito, K. Hirose and T. Ono
    • 学会等名
      4th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium, September 29-October 1, 2008, Osaka, Japan
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2008-09-01
  • [学会発表] First-Principles Path-Integral Renormalization Group Method for Multicomponent Systems2008

    • 著者名/発表者名
      M. Kojo and K. Hirose
    • 学会等名
      4th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium, September 29-October 1, 2008, Osaka, Japan
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2008-09-01
  • [学会発表] First-principles study on electron transport properties of molecules2008

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono
    • 学会等名
      4th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium, September 29-October 1, 2008, Osaka, Japan
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2008-09-01
  • [学会発表] A Numerical Calculation Method for Electronic Structures of Few-Body Electronic Systems2008

    • 著者名/発表者名
      T. Yamashiki, S. Saito, K. Hirose and H Goto
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2008, May 31-June 3, 2008
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2008-06-01
  • [学会発表] Towards an efficient treatment of many-body terms in the transcorrelated method2008

    • 著者名/発表者名
      M. Kojo and K. Hirose
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2008, May 31-June 3, 2008
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2008-06-01
  • [学会発表] First-Principles Study on Electron-Conduction Properties of Fullerene Polymer Sheet2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kitajima,Y. Egami, K.,Hirose and T. Ono
    • 学会等名
      International Conference On Quantum Simulators and Design 2008, May 31-June 3, 2008
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2008-06-01
  • [学会発表] A Study on Electron Transport Properties of Nanostructures Using, the Impulse-Response Method2008

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, K. Hirose, S. Aiba and H. Goto
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2008, May 31-June 3, 2008
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2008-06-01
  • [学会発表] First-Principles Study on Magnetic Ordering of Single-Row Al Wires using PAW Method2008

    • 著者名/発表者名
      T. Ota, T. Ono and K. Hirose
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2008, May 31-June 3, 2008
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2008-06-01
  • [学会発表] First-principles electron-transport property calculation for nanostructures suspended between semi-infinite electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshiynki Egami, Tomoya Ono and Kikuii Hirose
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2008, May 31-June 3, 2008
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2008-06-01
  • [学会発表] The development of TDDFT Self-Consistent calculation program based on Real-Space Finite-Difference Method2008

    • 著者名/発表者名
      K. Koyama, K. Inagaki, K. Hirose and H. Goto
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2008, May 31-June 3, 2008
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2008-06-01
  • [学会発表] Conductance oscillation of 5d metal atomic nanowires2008

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ono
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Simulators and Design 2008, May 31-June 3. 2008
    • 発表場所
      Tokya, Japan
    • 年月日
      2008-05-31

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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