密度汎関数変分法による遷移金属酸化物の電子状態計算

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23540408
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 草部 浩一 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10262164)
• 研究分担者: 丸山 勲 福岡工業大学, 情報工学科, 准教授 (20422339)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 密度汎関数法 / 遷移金属酸化物 / 電子状態計算 / 強相関電子系 / 変分法 / 銅酸化物高温超伝導体

研究概要

我々が開発した電子の相関運動を表現可能とする新しい密度汎関数法によって、遷移金属酸化物など強い電子相関を示す物質の電子状態計算を行った。新手法の特許取得を行って情報公開を進めた。
高温超伝導を示す銅酸化物において電子状態の評価を進め、未知の物質相を複数理論的に発見した。既存のHg系やTl系の置換系として見出したものであってこれらと同等の超伝導性を示しうるという理論結果を得た。
さらに、α相MNX物質、アルカリドープされたピセンなどの超伝導物質、La2CuO4などの磁性体の電子状態計算を進め、グラフェン中の欠陥起源による強相関電子状態では実験グループとの共同で新構造の発見から決定までを行った。

研究成果

• [雑誌論文] Direct imaging of monovacancy-hydrogen com- plexes in a single graphitic layer (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ziatdinov, S. Fujii, K. Kusakabe, M. Kiguchi, T. Mori, and T. Enoki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol. 89 ページ: 115405-1-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermi surface shape controlling by element substitution in Tl-based cuprates (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Miyao, H. Sakakibara, I. Maruyama, K. Kuroki, and K. Kusakabe
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Suppl 巻: Vol. 83(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-Depen- dent Config- uration Interaction Approach for Multielectron System Confined in Two-Dimen- sional Quantum Dot (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okunishi, R. Clark, K. Takeda, K. Kusakabe, and N. Tomita
  • 雑誌名: Jap. J. Appl. Phys 巻: Vol. 52 ページ: 022801-1-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of electronic states on atomically smooth graphitic edges with different types of hydrogen termination (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ziatdinov, S. Fujii, K. Kusakabe, M. Kiguchi, T. Mori, and T. Enoki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol. 87 ページ: 115427- 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] 西野友年エネルギー・スケール変調による量子系の境界条件・トポロジーの制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 引原俊哉, 桂法弥, 丸山勲
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: Vol. 67 ページ: 394-398
  • 査読あり
• [雑誌論文] DFT-GGA Study of NO Adsorption on the LaO (001) Surface of LaFeO3 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kizaki and K. Kusakabe
  • 雑誌名: Surf. Sci 巻: Vol. 606 ページ: 337-343
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Entanglement of Tensor Networks with Symmetry Projections (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Orii, H. Ueda, and I. Maruyama
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Suppl 巻: Vol. 81 ページ: SB052-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Uniform Matrix Product State to Quantum Phase Transition with a Periodicity Change (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ueda, and I. Maruyama
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Suppl 巻: Vol. 81 ページ: SB065-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Theoretical Study Showing K2picene as a Parent Semiconduc- tor for Organic Superconductivity (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kusakabe, I. Maruyama, and K. Yamada
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Suppl 巻: Vol. 81 ページ: SB071-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pair-hopping mechanism of superconductivity activated by the nano-space layered structure (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kusakabe
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 巻: Vol. 73 ページ: 1546-1549
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of nanoscale etching for nanotube and grapheme devices (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kusakabe
  • 雑誌名: MRS symp. proc. 2012 MRS Spr. Meet 巻: Vol. 1451 ページ: 21-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape of polygonal quantum dots and ground-state instability in the spin polarization (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ishizuki, H. Takemiya, T. Okunishi, K. Takeda, and K. Kusakabe
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol. 85 ページ: 155316-1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incommen- surate Matrix Product State for Quantum Spin Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ueda and I. Maruyama
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol. 86 ページ: 064438-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of boundary scattering, magnon-magnon scattering, and the Haldane gap in Heisenberg spin chains (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Ueda and K. Kusakabe
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol. 84 ページ: 054446-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital mixture effect on the Fermi surface-Tc correlation in the cuprate superconductors - bilayer vs single layer
  • 著者名/発表者名: H. Sakakibara, K. Suzuki, H. Usui, S. Miyao, I. Maruyama, K. Kusakabe, R. Arita, H. Aoki, and K. Kuroki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] La214における多体散乱振幅評価とモット転移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 草部浩一
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 計算機シミュレーションによる多層系銅酸化物の物質構造と電子状態パラメータの相関 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮尾哲亮, 岩谷佳祐, 榊原寛史, 丸山勲, 黒木和彦, 草部浩一
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 多配置参照密度汎関数理論による遷移金属酸化物における磁気的超過程の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 草部浩一
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] pyridine-TiNClのドーピング機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 草部浩一, 廣瀬敬治, 戸部義人
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2013-09-25
• [学会発表] Fermi surface shape controlling by element substitution in Tl-based Cuprates (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Miyao, H. Sakakibara, I. Maruyama, K. Kuroki, and K. Kusakabe
  • 学会等名: SCES 2013
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2013-08-27
• [学会発表] Density functional calculations of crystal structure and electronic states for K2+xpicene (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Maruyama, K. Yamada, K. Kusakabe
  • 学会等名: SCES 2013
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2013-08-07
• [学会発表] 基礎-分散力の表現論から- (2013)
  • 著者名/発表者名: 草部浩一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 物質探索による銅酸化物のバンド変形効果の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮尾哲亮, 丸山勲, 黒木和彦, 草部浩一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Multipartition of Spatially Entangled Systems with Sine Square Deformation (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Maruyama
  • 学会等名: APS March meeting
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2013-03-20
• [学会発表] Materials Design of Multilayered Cuprate Superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Miyao, I. Maruyama, K. Kuroki, and K. Kusakabe
  • 学会等名: 8th Handai Nanosci. Nanotech. Int. Symp
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] テンソルを用いた量子スピン系の厳密解と数値計算法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山勲
  • 学会等名: 第1回CMSI人材育成シンポジウム「応用数理と計算科学の連携I」
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] K0.5TiNClの電子格子相互作用と層間ペアホッピング機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 草部浩一
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] サイン二乗変形を用いた系の分割におけるエンタングルメントのダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山勲
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] ペロブスカイト三元ナノ触媒上の酸素搖動反応過程探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 草部浩一
  • 学会等名: ナノ学会第10回大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-06-14
• [学会発表] LaFeO3-d表面におけるNO解離吸着の第一原理シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 木崎栄年, 草部浩一
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] The Third Generation of the Dirac Cone as a Proof of Stacked 2D Electron Systems in Iron Pnictides (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kusakabe
  • 学会等名: 2011 MRS fall meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Estimation of interlayer psir hopping amplitudes in layered MNX superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kusakabe
  • 学会等名: Int. Conf. New Science Created by Materials with Nano Spaces : from Fundamentals to Applications
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] アルカリドープされたα-MNCl(M=Ti, Zr, Hf)における層間ペアホッピング機構の理論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 草部浩一
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Pair-hopping mechanism of superconductors activated by nano space of layered materials (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kusakabe
  • 学会等名: ISIC 16
  • 発表場所: Czech Republic
  • 年月日: 2011-05-23
• [備考]
  • URL: http://www.artemis-mp.jp
• [産業財産権] 電子状態計算方法, 電子状態計算装置及びコンピュータプログラム (2014)
  • 発明者名: 草部浩一, 丸山勲
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特許第 5447674 号
  • 出願年月日: 2014-01-10
• [産業財産権] 電子状態計算方法, 電子状態計算装置, コンピュータプログラム, 及び記録媒体 (2012)
  • 発明者名: 草部浩一
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特許第 4918683 号
  • 出願年月日: 2012-02-10
• [産業財産権] 電子状態計算方法, 電子状態計算装置及びコンピュータプログラム (2011)
  • 発明者名: 草部浩一, 丸山勲
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権種類: PCT出願
  • 産業財産権番号: PCT/JP2011/068589
  • 出願年月日: 2011-08-18
• [産業財産権] Electronic state calculation method, electronic state calculation device, computer program, and recording medium (2011)
  • 発明者名: 草部浩一
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: US patent No. 8, 082, 131
  • 出願年月日: 2011-12-20
  • 外国