「厳密」な第一原理GW+Bethe-Salpeter法の開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K03784
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 野口 良史 静岡大学, 工学部, 准教授 (60450293)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 第一原理 / GW近似 / Bethe-Salpeter方程式 / 励起子

研究成果の概要

完全なGW電子-ホール相互作用核を考慮した第一原理GW+Bethe-Salpeter法を開発し、我々が独自に開発をしている全電子混合基底法プログラムへ実装した。まず26個の典型的な有機分子へ適応し、完全なGW電子ホール相互作用核の寄与を調査した結果を、詳細な定式化とともにPhys. Rev. B, 106, 045113 (2022)に掲載し、国内外の学会で発表した。
さらに本手法を分子間および分子内電荷移動型励起へ適応し、完全なGW電子-ホール相互作用核の寄与を詳細に調査した。この結果はJ. Chem. Phys., 159, 234105 (2023)に掲載し、国内外の複数の学会で発表した。

自由記述の分野

物性理論

研究成果の学術的意義や社会的意義

1995年にOnidaらにより初めて第一原理GW+Bethe-Salpeter法が現実物質へ適応されて以来、今年でおよそ30年がたとうとしている。以来、実際の計算ではGW近似に加えてさらなる追加近似がGW電子-ホール相互作用核に対して陥られてきた。そのため、GW近似の範囲でも「厳密」に解放するには至っていないのが現状である。そこで本研究では追加近似を用いずに「完全な」GW電子-ホール相互作用核を計算することのできる新たな計算手法を開発し、いくつかの分子へ適応しその寄与の大きさを明らかにした。