ホスト=ゲスト型機能性ナノ材料の設計・解析・制御

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19310083
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 飯高 敏晃 独立行政法人理化学研究所, 戎崎計算宇宙物理研究室, 専任研究員 (60212700)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: ナノ材料 / クラスレート / 高圧物性 / 第一原理計算 / 結晶構造探索

研究概要

新規結晶構造探索:従来の研究では既に実験で得られた結晶構造や理論的に予測された結晶構造のデータを手作業で入力して第一原理計算による物性解析を行ってきた。本研究では理論モデルに基づいて構造データ(単位胞、対称性、内包原子の種類、固溶体の成分比など)を変えたホスト=ゲスト型ナノ材料の構造候補を大量に自動生成し、数値計算加速ボード(将来的には、2012年完成予定の次世代スーパーコンピュータ)の膨大な計算能力を活用して各候補の構造安定性および各種物性を第一原理計算によって予測する。第一段階では各候補の構造安定性を調べ、構造不安定なものを候補からはずす。この段階で大部分の候補が除外される。第二段階では生き残った候補に対して計算時間のかかる各種物性値を計算する。その結果、構造データと発現する物性値との間の関係が理解され、我々は機能性ナノ材料の俯瞰図を手にすることができる。そして実際に実験を行う物質を絞り込んだ効率的な物質開発を可能にする。

研究成果

• [雑誌論文] High-pressure crystal structures and superconductivity of Stannane (SnH4) (2010)
  • 著者名/発表者名: Guoying Gao, Artem R. Oganov, Peifang Li, Zhenwei Li, Hui Wang, Tian Cui, Yanming Ma, Aitor Bergara, Andriy O. Lyakhov, Toshiaki Iitaka, Guangtian Zou
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 107 ページ: 1317
• [雑誌論文] Comment on "New Metallic Carbon Crystal" (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Yao, J. S. Tse, J. Sun, D. D. Klug, R. Martonak, T. Iitaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 229601
• [雑誌論文] Compression of H_2O ice to 126 GPa and implications for hydrogen bond symmetrization : Synchrotron x-ray diffraction measurements and density functional calculations (2008)
  • 著者名/発表者名: Emiko Sugimura, Toshiaki Iitaka, Kei Hirose, Katsuyuki Kawamura, Nagayoshi Sata, Yasuo Ohishi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 77 ページ: 214103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting High Pressure Phase of Germane (2008)
  • 著者名/発表者名: Guoying Gao, Artem R. Oganov, Aitor Bergara, Miguel Martinez-Canales, Tian Cui, Toshiaki Iitaka, Yanming Ma, Guangtian Zou
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett 101 ページ: 107002
• [雑誌論文] Structural and Electronic Properties of Pristine and Ba-Doped Clathrate-Like Carbon Fullerenes (2007)
  • 著者名/発表者名: Jianjun Yang, J.S. Tse, Y. Yao, T. Iitaka
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 46 ページ: 6275-6277
• [学会発表] GPGPUは「次世代スパコン」の敵か味方か (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯高敏晃
  • 学会等名: 東京大学物性研究所短期研究会「計算物理学」
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/public/keisan09/
  • 発表場所: 柏
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] GPU-accelerated Computing for Earth and Planetary High Pressure Science (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Iitaka
  • 学会等名: Harvard-Riken Joint Symposium : Application of GPU Computation to Brain Science, Quantum Science, Astronomy, Fluid Dynamics and other sciences
  • URL: http://www.iitaka.org/hariken09.html
  • 発表場所: RIKEN, Wako
  • 年月日: 2009-08-28
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.iitaka.org/