2018 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical calculations on the effects of local high electric fields at interface atomic/molecular layers
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15H03561
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
渡邉 聡 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00292772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南谷 英美 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00457003)
安藤 康伸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00715039)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / 計算物理 / ナノ材料 / 電界効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
情報デバイスやエネルギー変換デバイスの動作の鍵を握る絶縁体層－電極界面付近の数原子・数分子層における印加電圧による状態変化を主に第一原理計算を用いて解析した。平成30年度の主な成果は以下の通りである。
１）MXene電極がもつ静電容量を、古典溶液理論（RISM）と第一原理計算を組み合わせた計算により解析した。電極―イオン間の誘電率は空間的に一様ではなく、強く水和するLiイオンおよびNaイオンでは水和水が過剰遮蔽を起こし局所的に「負の誘電率」を示すことを明らかにした。またRISMと有効遮蔽媒質（ESM）法を組み合わせたLAUE-RISM法により、界面における各種電解質の分布を明らかにした。
２）基板上の吸着原子・分子について、まず単層遷移金属ダイカルコゲナイド基板上の磁性金属原子の吸着構造と磁気的性質を第一原理計算し、歪み印加と共に最安定吸着サイトが変化すること、基板と吸着磁性金属原子の組み合わせによっては吸着原子の磁気モーメントが大きく変化することがわかった。次に千葉大学山田豊和准教授との共同研究により、CO分子によって修飾されたSTM探針持つ静電ポテンシャルが生じる、吸着分子と探針間の斥力による新しいタイプの分子マニピュレーション法を開発した。また、東京大学物性研究所三輪真嗣准教授との共同研究により、Fe(001)表面上にコバルトフタロシアニンを吸着させた系における磁性変調と界面電荷移動の関係を明らかにした。
３）状態スイッチング素子について、リン酸リチウムを対象に電場応答を考慮した機械学習ポテンシャル（ニューラルネットワークを用いたポテンシャル）作成を進め、電場応答に重要なボルン有効電荷を予測するニューラルネットワークを作成できた。さらに、このネットワークを用いて電場による力の変化を計算した上で、機械学習ポテンシャルにより分子動力学計算を行うプログラムを作成できた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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