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2020 年度 実績報告書

相対論効果のための密度汎関数理論

研究課題

研究課題/領域番号 19J20543
研究機関東京大学

研究代表者

内藤 智也  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
キーワード密度汎関数理論 / 相対論効果
研究実績の概要

超重元素の原子, 分子, 固体状態の研究に向け, 昨年度までに開発した, 有限光速効果を考慮した相対論的な密度汎関数理論について構築した. しかしながら, 球対称を仮定して原子の電子状態計算を行うことに対する正当性に疑問を抱いたため, 本年度は当該研究の継続を一時中断し, 球対称を仮定することの正当性についての研究を行った. 当該研究は論文投稿中である.
また, 密度汎関数理論そのものの基礎開発として, 汎関数くりこみ群を用いたエネルギー密度汎関数の構築に関する研究を継続して行った. 以前は, 2次元一様電子ガスでの研究であったが, より現実的な系に対する適用を目指して, 本年は3次元一様電子ガスで研究を行った. 今までは, 一様電子ガスの量子モンテカルロ計算結果を, 特定の関数形に対するフィッティングによって得られたエネルギー密度汎関数を用いて, 任意の密度に対して内挿することで密度汎関数計算を行っていた. しかしながら, 汎関数くりこみ群を用いた手法では計算コストが非常に小さいため, 今までの密度汎関数計算と異なり, 特定の関数形へのフィッティングに依拠した内挿をすることなく計算が可能となった.
また, 以前提案した逆問題を用いたエネルギー密度汎関数の構築手法は, 非相対論的な研究であったが, 相対論的なものに拡張した. 更に, その拡張した枠組みを, 相対論的密度汎関数理論がより活発に用いられている原子核密度汎関数理論にも適用した.
他にも, 曲がったグラフェンの実験論文に対し, 理論的解釈で参加した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本来は, 実際に元素周期表を決定すべく, 様々な効果を考慮した原子の計算コードを開発する予定であったが, その過程で球対称を仮定することの正当性を検討する必要があり, そちらの研究に時間を費やしたため.

今後の研究の推進方策

原子を球対称であると仮定して計算することに対する正当性が確認できたため, 翌年度は球対称を仮定し, 原子核の有限分布効果などの様々な効果を考慮した原子の電子状態計算コードを開発する.

また, 継続して関連研究を行う.

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 1件、 招待講演 11件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 蘭州大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      蘭州大学
  • [国際共同研究] ザグレブ大学(クロアチア)

    • 国名
      クロアチア
    • 外国機関名
      ザグレブ大学
  • [国際共同研究] ジョンズ・ホプキンス大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ジョンズ・ホプキンス大学
  • [国際共同研究] ミラノ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ミラノ大学
  • [雑誌論文] Ab initio construction of the energy density functional for electron systems with the functional-renormalization-group-aided density functional theory2021

    • 著者名/発表者名
      Takeru Yokota and Tomoya Naito.
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 ページ: L012015

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.L012015

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-consistent random-phase approximation based on the relativistic Hartree-Fock theory: Role of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:math>-tensor coupling2020

    • 著者名/発表者名
      Zhiheng Wang, Tomoya Naito, Haozhao Liang, and Wen Hui Long.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 101 ページ: 064306

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.101.064306

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dirac Fermion Kinetics in 3D Curved Graphene2020

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Tanabe, Yoshikazu Ito, Katsuaki Sugawara, Mikito Koshino, Shojiro Kimura, Tomoya Naito, Isaac Johnson, Takashi Takahashi, and Mingwei Chen.
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 32 ページ: 2005838

    • DOI

      10.1002/adma.202005838

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 密度汎関数理論を用いた原子・原子核の研究2021

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      原子物理と原子核物理をつなぐ勉強会
    • 招待講演
  • [学会発表] 核子形状因子と原子核構造2021

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      ELPH研究会 C028 "電子散乱による原子核研究&#12316;原子核の電荷密度・陽子・中性子の分布と半径&#12316;"
    • 招待講演
  • [学会発表] Second and Fourth Moments of Charge-density Distribution2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito.
    • 学会等名
      76th DFT meeting
  • [学会発表] Electronic Structure of 3D Graphene2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito.
    • 学会等名
      加藤ナノ量子フォトニクス研究室セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 密度汎関数理論入門2021

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      酒見グループセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 物性理論は原子核理論の夢を見るか?&#12316;原子核理論と物性理論のクロスオーバー&#12316;2021

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      第39回オンライン物性セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 3次元グラフェン構造体の電子物性2021

    • 著者名/発表者名
      田邉洋一, 伊藤良一, 菅原克明, 越野幹人, 木村尚次郎, 内藤智也, イサック ジョンソン, 高橋隆, 陳明偉.
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [学会発表] 汎関数繰り込み群による電子系の相関エネルギー密度汎関数の構築2021

    • 著者名/発表者名
      横田猛, 内藤智也.
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [学会発表] Effects of nucleon electric form factors to nuclear binding energy2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Gianluca Colo, Haozhao Liang, and Xavier Roca-Maza.
    • 学会等名
      The 19th A3F-CNS Summer School
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D Graphene の電子状態&#12316;Tight-binding による理解&#12316;2020

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      グラフェンの物理と数学 I
    • 招待講演
  • [学会発表] 核子の電荷形状因子の原子核束縛エネルギーに対する影響2020

    • 著者名/発表者名
      内藤智也, Gianluca Colo, Haozhao Liang, and Xavier Roca-Maza.
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] r-process と量子多体問題と机上の空論と2020

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      星の錬金術から銀河考古学へ
  • [学会発表] How Much Nucleon Form Factors Affect Nuclear Binding Energy?2020

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      酒見グループセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Coulomb 力と核力のアイソスピン対称性の破れ2020

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      核多体セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Are Atoms Spherical?2020

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      酒見グループセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Electronic Structure of 3D Graphene2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito.
    • 学会等名
      中間子科学研究室セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 密度汎関数理論入門2020

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      第49回核物理×物性セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 汎関数くりこみ群に基づいた密度汎関数理論による三次元電子ガス計算に基づく局所密度近似相関汎関数の第一原理的構築2020

    • 著者名/発表者名
      内藤智也.
    • 学会等名
      熱場の量子論とその応用2020
  • [学会発表] 汎関数繰り込み群に基づいた密度汎関数理論による電子系の相関エネルギー密度汎関数の構築2020

    • 著者名/発表者名
      横田猛, 内藤智也.
    • 学会等名
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の新展開2020」
  • [備考] 立体的な曲面構造を持つグラフェンの電子物性を解明

    • URL

      https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/achievements/press/2020/20201105_001310.html

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公開日: 2022-12-28  

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