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2020 年度 研究成果報告書

超縮退の制御に向けた新たな数理化学の開拓と次世代材料設計

研究課題

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研究課題/領域番号 19K15501
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関京都大学

研究代表者

春田 直毅  京都大学, 福井謙一記念研究センター, 特定助教 (90784009)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード縮退 / 力学的対称性 / 数理化学 / 密度汎関数理論 / 金属クラスター
研究成果の概要

多原子クラスターの形状ごとの軌道の分裂やシフトに基づく新たなシェルモデルを構築した。この理論モデルにより、様々な安定クラスターの予測が可能になるとともに、それらがある特定の周期律に従うことが明らかとなった。また、四面体型クラスターの研究 [Nat. Commun. 9, 3758 (2018)] と同様の方法論を用いて、新たなタイプの超縮退物質を見つけることに成功した。この中には非四面体型クラスターX8が含まれるほか、2次元などの低次元物質も存在する。こうした一連の超縮退物質に対するリー代数を用いた数理的アプローチにも着手し、その起源が明らかになりつつある。

自由記述の分野

理論化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回見出したクラスターの周期律は、元素よりも高次の物質における基本原理を明らかにしたものであり、メンデレーエフの元素周期表とも比肩しうる成果と考えられる。またこれは基礎的に重要なだけでなく、クラスター材料の自在設計につながるという意味で応用的にも重要である。特に、超縮退を発現するクラスターは、電気伝導性や磁性など、縮退度の制御が鍵となる電子物性分野で多大なインパクトを与えるものと考えられる。

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公開日: 2022-01-27  

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