Building of a first-principles and many body model simulation system for serching spin-fluctuation-mediated superconducting materials

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K21175
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Computational science; Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: SAKAKIBARA Hirofumi 鳥取大学, 工学研究科, 助教 (20734354)
• Research Collaborator: KOTANI takao ; KUROKI kazuhiko ; KINO hiori ; HAN M. J.
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 第一原理バンド計算 / 電子間相互作用 / ハバード模型 / 超伝導 / 磁性 / 物質探索

Outline of Final Research Achievements

First-principles is a method for evaluating electronic structure of materials based only on the physical principles. I built a new method to derive model parameters of Hubbard-type models, which realistically describe effects of electron interaction especially effective for magnetism and superconductivity. I named the method model-mapped random phase approximation (mRPA). Based on mRPA, I evaluated superconducting critical temperature of two cuprate high-temperature superconductors La2CuO4 and HgBa2CuO4 numerically. Numerical results are consistent with experimental observations. Therefore, we can predict a new superconducting material based on mRPA, in principle.

Free Research Field

低温物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超伝導現象とは、低温で電気抵抗が完全に0になる現象である。超伝導現象を上手く応用できれば、電気が関わる多くのエネルギー問題が解決する可能性がある。本研究は、未だ発見されていない超伝導物質を、実際の物質合成・測定実験をせずとも、数値計算によって発見する事を最終目標としている。そのためには、存在し得る全ての物質に対して、同一の評価方法に基づいて超伝導の性質を評価する必要がある。本研究の成果として、電子の状態を物理法則のみに基づいて計算できる極めて客観的な方法（＝第一原理バンド計算）に基づき、超伝導の性質を評価するシステムが構築できた。この成果は今後、社会に貢献する可能性がある。