ホスト=ゲスト型機能性ナノ材料の設計・解析・制御

2010 年度 研究成果報告書

• 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)
• 研究分担者: 野村 晋太郎 筑波大学, 数理物質科学研究科, 准教授 (90271527)
• 連携研究者: TSE John S. University of Saskatchewan, Prof ; MA Yanming Jilin University, Prof ; 圓谷 和雄 明治大学, 理工学部, 教授
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: ホスト=ゲスト型結晶 / クラスレート / ハイドレート / 結晶構造予測 / O(N)計算法 / GPGPU / 高圧

研究概要

第一原理電子状態計算によりホスト=ゲスト型結晶(Ba_8Si_46,SiH_4+2H_2,Ice VII,C_60polymer)の特異な物性を明らかにした。結晶構造予測法により高圧下での結晶構造(SnH4,GeH4,CH4)を予測した。第一原理電子状態計算を高速に実行するために、最先端シミュレーション技法(O(N)量子分子動力学、GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units))を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure-Induced Intermolecular Interactions in Crystalline Silane-Hydrogen (2010)
  • 著者名/発表者名: Wai-Leung Yim, John S.Tse, Toshiaki Iitaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 105 ページ: 215501
  • URL: http://www.rikenresearch.riken.jp/eng/research/6495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissociation of methane under high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Guoying Gao, Artem R.Oganov, Yanming Ma, Hui Wang, Peifang Li, Yinwei Li, Toshiaki Iitaka, Guangtian Zou
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 133 ページ: 144508
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Prediction on the High-Pressure Structures of Transition Metal Diborides (TMB2, TM=Sc, Ti, Y, Zr) (2010)
  • 著者名/発表者名: Meiguang Zhang, Hui Wang, Hongbo Wang, Xinxin Zhang, Toshiaki Iitaka, Yanming Ma
  • 雑誌名: Inorg.Chem. 49 ページ: 6859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Failure of Conventional Density Functionals for the Prediction of Molecular Crystal Polymorphism : A Quantum Monte Carlo Study (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Hongo, Mark A.Watson, Roel S.Sanchez-Carrera, Toshiaki Iitaka, Alan Aspuru-Guzik
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Lett. 1 ページ: 1789-1794
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPU-accelerated large-scale quantum molecular dynamics simulation of 3-dimensional C60 polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Iitaka
  • 雑誌名: J.Phys. : Conf.Ser. 215 ページ: 012119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large scale simulation of quantum-mechanical molecular dynamics for nano-polycrystalline diamond (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeo Hoshi, Toshiaki Iitaka, Maria Fyta
  • 雑誌名: J.Phys. : Conf.Ser. 215 ページ: 012118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of orbital-free first principles calculation with graphics processing unit GPU (2010)
  • 著者名/発表者名: M Aoki, H Tomono, T Iitaka, K Tsumuraya
  • 雑誌名: J.Phys. : Conf.Ser. 215 ページ: 012120
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPU based acceleration of first principles calculation (2010)
  • 著者名/発表者名: H Tomono, M Aoki, T Iitaka, K Tsumuraya
  • 雑誌名: J.Phys. : Conf.Ser. 215 ページ: 012121
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [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
  • 査読あり
• [雑誌論文] HgTe : A potential thermoelectric material in the cinnabar phase (2008)
  • 著者名/発表者名: Xin Chen, Yi Wang, Tian Cui, Yanming Ma, Guangtian Zou, Toshiaki Iitaka
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 128 ページ: 194713
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear scaling calculation of a n-type GaAs quantum dot (2007)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Nomura, Toshiaki Iitaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 76 ページ: 037701
  • 査読あり
• [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
  • URL: http://www.rikenresearch.riken.jp/eng/research/5042
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles investigation on the geometry and electronic structure of the three-dimensional cuboidal C60 polymer (2007)
  • 著者名/発表者名: Jianjun Yang, John S.Tse, Toshiaki Iitaka
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 127 ページ: 134906
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron density topology of high-pressure Ba_8Si_<46> from a combined Rietveld and maximum-entropy analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: John S.Tse, Roxana Flacau, Serge Desgreniers, Toshiaki Iitaka, J.Z.Jiang
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 76 ページ: 174109
  • 査読あり
• [学会発表] シラン・水素結晶における圧力誘起分子間相互作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: Yim Wai-Leung, TES JOHN, 飯高敏晃
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年度大会
  • URL: http://www.rikenresearch.riken.jp/jpn/research/6496
  • 発表場所: 千葉 日本
  • 年月日: 2011-05-24
• [学会発表] Benchmark quantum Monte Carlo study of molecular crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Hongo, Mark Watson, Carrena Sanzes, Toshiaki Iitaka, Alan Aspuru-Guzik
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010)
  • 発表場所: Hawaii USA
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Dissociation of methane under high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Guoying Gao, Artem Oganov, Yanming Ma, Hui Wang, Peifang Li, Yinwei Li, Toshiaki Iitaka, Guangtian Zou
  • 学会等名: 5th Asian Conference on High Pressure Research (ACHPR-5)
  • 発表場所: Matsue Japan
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] First principles molecular dynamics study on filled ice hydrogen hydrate under pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Jingyun Zhang, Jer-Lai Kuo, Toshiaki Iitaka
  • 学会等名: 12th International Conference of the Physics and Chemistry of Ice (PCI-2010)
  • 発表場所: Sapporo Japan
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 高圧下の水素ハイドレート (2010)
  • 著者名/発表者名: 張静雲,郭哲来,飯高敏晃,
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年度大会
  • 発表場所: 千葉 日本
  • 年月日: 2010-05-24
• [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: 伴野秀和
  • 学会等名: Harvard-Riken Joint Symposium : Application of GPU Computation to Brain Science, Quantum Science, Astronomy, Fluid Dynamics and other sciences, RIKEN
  • URL: http://www.iitaka.org/hariken09.html
  • 発表場所: Wako
  • 年月日: 2009-08-28
• [学会発表] Novel high pressure phases of SnH$_4$ (2009)
  • 著者名/発表者名: Guoying Gao, Artem Oganov, Yanming Ma, Aitor Bergara, Toshiaki Iitaka
  • 学会等名: International Conference on High Pressure Science and Technology, Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo Japan
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] Large scale simulation of quantum mechanical molecular dynamics for nano-polycrystalline diamond (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeo Hoshi, Toshiaki Iitaka, Maria Fyta
  • 学会等名: International Conference on High Pressure Science and Technology, Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
  • 発表場所: Tokyo Japan
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] GPUによる平面波基底第一原理計算の高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伴野秀和,青木優,飯高敏晃,圓谷和雄
  • 学会等名: 第28回日本シミュレーション学会大会
  • 発表場所: 東京 日本
  • 年月日: 2009-06-12
• [学会発表] GPU based Acceleration of First Principles Calculations (2009)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Tomono, Toshiaki Iitaka, Kazuo Tsumuraya
  • 学会等名: 2009 APS March Meeting (MAR09)
  • 発表場所: Pittsburgh USA
  • 年月日: 2009-05-20
• [学会発表] 3次元C60ポリマーの有限温度ダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯高敏晃
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京 日本
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Order-N electronic structure calculation of a Si quantum dot (2009)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Nomura, Toshiaki Iitaka
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology (ISNTT2009)
  • 発表場所: Atsugi Japan
  • 年月日: 2009-01-20
• [学会発表] Large-scale quantum molecular dynamics simulation f 3-dimensional C60 polymers (2008)
  • 著者名/発表者名: 伴野秀和
  • 学会等名: 11th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (ASIAN11)
  • 発表場所: Kaohsiung Taiwan
  • 年月日: 2008-11-04
• [学会発表] Large-scale simulation of time-evolving qubits (2008)
  • 著者名/発表者名: 伴野秀和
  • 学会等名: ITAMP Workshop on Topical Group : Quantum Computing Cambridge USA
  • URL: http://www.cfa.harvard.edu/itamp/AQC.html
  • 年月日: 2008-10-14
• [学会発表] SiナノドットのオーダーN電子状態計算 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野村晋太郎,飯高敏晃
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡 日本
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] 高圧力下における結晶構造予測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯高敏晃
  • 学会等名: 第10回プラズマと物質科学の研究討論会
  • 発表場所: 土岐 日本
  • 年月日: 2008-01-09
• [学会発表] Structural and Electronic Properties of Pristine and Ba-doped Clathrate-like Carbon Fullerenes (2007)
  • 著者名/発表者名: Jianjun Yang, John Tse, Y Yao, Toshiaki Iitaka
  • 学会等名: 2007 Canadian Association of Physics Congress (2007 CAP Congress)
  • 発表場所: Saskatoon Canada
  • 年月日: 2007-06-19
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.iitaka.org/
• [備考]
  • URL: http://www.iitaka.org/gpgpu.html