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2022 年度 研究成果報告書

実験を参照せず物質の準安定構造を探索するシミュレーション法の開発

研究課題

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研究課題/領域番号 20K20895
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分13:物性物理学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2022)
東京大学 (2020-2021)

研究代表者

明石 遼介  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, 主任研究員 (40734356)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード第一原理計算 / 結晶構造探索
研究成果の概要

人間が利用可能な材料は原則低いエネルギーを持つ.しかしエネルギーが最低でない準安定状態の材料も現存する.後者を探索するには,必ずしもエネルギーが低くない状態への遷移を記述できるシミュレーション法が必要である.本研究課題では準安定状態への遷移を少数の変数で表す研究を行なった.主要な成果として,実際にエネルギー曲面上で準安定状態間を繋ぐ軌道と対応する一般的座標を定式化し,これを用いて,本来シミュレーションでは稀にしか起こらない遷移を効率的に発生させる基礎的実証に成功した.また,実験から報告された準安定材料に応用できる電子状態理論についても開発を進めた.

自由記述の分野

物性物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

準安定構造への遷移は物質シミュレーションの時間スケール(~ナノ秒)では極めて稀にしか発生しない.これを引き起こすために様々な手法が開発されてきたが,それらは概ね人間の直観に基づき特定の構造変化に恣意的重み付けを付けるものである.本成果はポテンシャル曲面の性質のみ参照し,人間の直観が入らない非経験的準安定構造探索への発展の道筋を拓く.またシミュレーションで発見された未発見構造がどのような電子的性質をもたらすかについても本課題により新たな理論的知見が得られた.これらの成果は人間が応用できる新たな材料を探索する上で有用な基礎をなす.

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公開日: 2024-01-30  

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