本研究では研究代表者がこれまで開発を行ってきたGaussian & Fourier Transform(GFT)法を第一原理分子動力学法を実行できるように拡張し、凝集系シミュレーションを行った。この研究を遂行するために、GFT法の解析的微分法の理論を導出し、プログラムに実装した。ここで、大規模なシミュレーションを実行するために、プログラムにOpenMPおよびMPIを利用した混合並列化を施した。そして、開発したプログラムを用いて常温常圧のバルク水の第一原理分子動力学シミュレーションを実行し、水素の量子効果がバルク水を議論する上で重要であることを議論した。また、GFT 法の枠組みの中でhybrid-密度汎関数(DFT)法を検討し、新たなに遮蔽Hartree-Fock交換ポテンシャル法を提案した。提案した遮蔽Hartree-Fock交換ポテンシャル法は、従来の局所密度近似(LDA)や一般化勾配近似(GGA)が抱えていた半導体のバンドギャップを過小評価する問題点を解消できることを示した。さらに、遮蔽Hartree-Fock交換ポテンシャル法はhybird-DFT法の物理的解釈を与える上でも重要であることを議論した。
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