ISSP - The institute for Solid State Physics

Organization
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杉野研究室
教授
杉野 修
助教
春山 潤
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物質の性質を理解するのに、シュレディンガー方程式など物理学の基本方程式を解くところから始めるのが、第一原理計算で用いられるアプローチである。この方法を用いれば、未知の物質の物性予測や興味深い実験結果の説明を、実験と独立に行うことができる。 最近、基本方程式を数値的に解くための手法が急速に整備された結果、かなり複雑な物質であっても信頼できる計算が容易になってきた。そのため、実験と計算がデータを互いに補完しながら、密接に協働して物質探索や機構解明を行える段階になった。本研究室ではこのような「機能物性研究」を推進しており、電池や生体物質、ナノ物質における種々のエネルギー変換機構の解明、新たな高圧相・強磁場相の予測などを行っている。第一原理計算手法が研究の発展の鍵となることから、その開発に関しても力を入れて行っている。

負の誘電率を持つ界面の模型。強誘電体と常誘電体の薄膜を電極で挟み、両側から電位差を印加すると、強誘電体領域に負の誘電率が現れ、界面全体の誘電容量が増加する。この現象は、電子デバイスなどへの応用が考えられる。
遷移金属酸化物(TiO2)電極と水界面の模型。計算では、炭素電極(緑),Ti(ピンク),O(赤),H(白)をあらわに扱い、それを覆う溶媒はRISM法を用いてモデル的に扱う。さらにESMと呼ばれる連続体を用いて電位差を印可して行う。この模型は最も進化した電気化学界面の一つであり、エネルギー変換の機構、最適電極物質の探索を行なうことができる。

研究テーマ

  1. 電極界面でのエネルギー変換機構解明
  2. 多体グリーン関数法に基づく第一原理計算手法の開発
  3. 高圧・強磁場下での酸素固体相の予測
  4. ホタルの生物発光の機構解明