ISSP - The institute for Solid State Physics

Organization
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尾崎研究室
教授
尾崎　泰助
助教
河村　光晶
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近年の超並列計算機の発展と物質科学の精密化に伴い、第一原理電子状態計算の重要性が増している。我々は密度汎関数理論に基づき、より現実に近い系をより精密に取り扱うための新しい計算手法・ソフトウエアパッケージの開発に取り組んでいる。密度汎関数法の計算量は系に含まれる原子数の三乗に比例するが、電子の近視性に着目し、計算量が原子数に比例する新しいオーダーN法を開発した。本手法により、これまで取り扱いが困難であったリチウムイオン電池、鉄鋼材料、グラフェンナノリボンデバイスの大規模第一原理シミュレーションが可能となり、実験との直接比較が可能となりつつある。さらに最近、X線光電子分光法で観測される内殻電子の絶対束縛エネルギーの高精度計算手法を開発し、実験グループと共同してシリセン、ボロフェン、単原子分散したPt原子等の表面構造の特定に成功した。また開発した計算プログラムをオープンソースソフトウエアOpenMX（Open source package for Material eXplorer）として無償で一般公開し、基盤ソフトウエアとして国内外で多岐に亘る物質群の研究に広く活用されている。

オーダーNクリロフ部分空間法のアイデア。(1) 原子毎に有限距離内に含まれる原子から構成されるクラスターを構成し、(2) さらにクラスターで定義される部分空間からクリロフ部分空間への射影を行う。(3) クリロフ部分空間内で固有値問題を解き、中心原子に関与するグリーン関数を計算した後、元の空間への逆変換を行う。
ZrB2 (0001)面上に生成されたシリセン構造の(a) 実験と(b) 計算によるXPSスペクトル。実験で観測されたα、β、γの三つのピークはそれぞれhollowサイト、bridgeサイト、on-topサイトのシリコン原子に帰属される。ZrB2 (0001)面上に生成されたシリセン構造にはバックリングの違いによる多形が考えられるが、planar-like構造の計算結果が実験と整合している。

研究テーマ

  1. 第一原理電子状態計算における効率的計算手法・アルゴリズムの開発
  2. 二次元物質の第一原理電子状態計算
  3. X線分光スペクトル計算手法の開発
  4. 第一原理手法による超伝導転移温度の計算
  5. OpenMXの開発と公開