Ab initio DMC-phonon calculations applied to layered materials

应用于层状材料的从头算 DMC 声子计算

基本信息

批准号：
21K03400
负责人：
前園涼
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03400/
关键词：
第一原理拡散モンテカルロフォノン層状物質電子相関

项目摘要

グラフェンや層状化合物で実現される新規物性開拓においては、電子格子相互作用が支配する特性の第一原理解析は重要な役割を担う。当該系では「層内を支配する共有性結合と層間の非共有性結合との混在」、「低次元化された電子伝導による電子相関増強」という二重苦が密度汎関数法を中心とした従前解析法の急所を突く形となり、十分な予見信頼性は達成されない。一方、第一原理量子モンテカルロ法は原理的に、この問題に最も適した手法と目されてきたが、フォースなどエネルギー微分量算定の実用化が未確立であった。本研究では、自然勾配法などの考慮により新たなブレークスルーを達成しつつある「第一原理量子モンテカルロ法によるフォース算定」を格子振動解析の実用化にまで結実させる事で「層状物質の第一原理電子格子解析における予見信頼性」に革新的な向上をもたらすことを目的として研究を進めている。初年度には「波動関数空間での位相構造を考慮した勾配算定」に着目してフォース算定の実用性を大きく高めるような業績[分担者中野・代表者前園ら、Phys. Rev. B 103, L121110 (2021)]、および、現実系層状物質を対象とした量子モンテカルロ計算[分担者本郷、代表者前園ら、J. Phys. Chem. C (2022)]を確立させた。これら経験を通して、フォース算定の信頼性に大きな影響を与える要因として「擬ポテンシャルにかかる局所近似の問題」が浮き彫りとなり、当該年度中は特に、この問題に傾注して研究を推進した。擬ポテンシャルの非局所型構成の根本に立ち戻り、L2型と呼ばれる新たな方法を提案し、その開発と較正検証に取り組んだ。当該問題に対しての研究コミュニティの長年の取組み経緯の上に十分なインパクトを与えるような良好な結果が得られており、原著論文の執筆準備を進めている。

在开发石墨烯和分层化合物实现的新型物理特性时，对受电子晶格相互作用控制的特性的第一原理分析起着重要作用。在该系统中，“在层内的共价键以及层之间的非共价键混合”和“通过降低尺寸电子传导来增强电子相关的非共价键”的双重问题，利用了常规分析方法的关键点，主要密度功能方法和足够的预防可靠性是无法实现的。另一方面，原则上认为第一原理量蒙特卡洛方法是解决此问题的最合适方法，但是尚未确定能量差分计算的实际应用。这项研究正在进行中，目的是通过将“使用第一原则量子蒙特卡洛方法进行力量计算”来实现晶格振动分析的实际应用，从而为“第一原理电子晶格分析的预测可靠性进行了对分层材料的预测可靠性”。在第一年，我们建立了显着增强力量计算实用性的成就[订阅者Nakano和Maezono等，Phys。 Rev. B 103，L121110（2021）]和量子蒙特卡洛计算[订阅者Hongo，Maezono等，J。Phys。化学C（2022）]对于现实世界中的物质。通过这些经验，“伪电势上的局部近似问题”被强调为对武力计算的可靠性产生重大影响的因素，在财政年度，研究尤其集中在此问题上。返回伪电势非局部配置的根，他提出了一种称为L2类型的新方法，并致力于其开发和校准验证。已经获得了良好的结果，这些结果对研究社区的长期方法有足够的影响，以解决该问题，并准备撰写原始论文。

项目成果

期刊论文数量（74）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Diffusion Monte Carlo Study on Relative Stabilities of Boron Nitride Polymorphs

DOI：
10.1021/acs.jpcc.1c10943
发表时间：
2021-11
期刊：
The Journal of Physical Chemistry C
影响因子：
0
作者：
Yutaka Nikaido;Tom Ichibha;K. Hongo;F. Reboredo;K. C. Kumar;P. Mahadevan;R. Maezono;K. Nakano
通讯作者：
Yutaka Nikaido;Tom Ichibha;K. Hongo;F. Reboredo;K. C. Kumar;P. Mahadevan;R. Maezono;K. Nakano

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