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。

对电子晶格相互作用主导的性能的第一性原理分析在开发石墨烯和层状化合物实现的新物理性能方面发挥着重要作用。在该系统中，“层内占主导地位的共价键和层间非共价键的混合物”和“由于降维电子传导而增强的电子相关性”的双重困难很难解决，特别是在使用密度泛函时这攻击了先前分析方法的弱点，并且无法获得足够的预测可靠性。另一方面，第一性原理量子蒙特卡罗方法在原理上已被认为是最适合该问题的方法，但计算力等能量微分量的实际应用尚未建立。在这项研究中，我们将开发“使用第一原理量子蒙特卡罗方法的力计算”，该方法通过考虑自然梯度方法实现了新的突破，我们正在对晶格振动分析的实际应用进行研究。目标是在原理电子晶格分析的预测可靠性方面带来创新性的改进。第一年，他专注于“考虑波函数空间中的相结构的梯度计算”，并取得了极大提高力计算实用性的成果[合著者Nakano，代表Maezono等人，Phys Rev. B。 103，L121110 (2021)] 和针对真实层状材料的量子蒙特卡洛计算 [贡献者 Hongo，代表 Maezono 等人，J. Phys. （2022）]成立。通过这些经验，“与赝势相关的局部近似问题”作为一个极大影响力计算可靠性的因素变得明显，今年我们特别关注这个问题的研究。回到赝势非局域配置的基本原理，我们提出了一种称为L2型的新方法，并对其进行了开发和校准验证。基于研究界长期以来为解决这一问题所做的努力，我们已经取得了良好的成果，将产生足够的影响，目前我们正在准备撰写一篇原创论文。

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）

量子アニーリングを用いた固体中イオン拡散の取り扱い

使用量子退火处理固体中的离子扩散

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
A. Raghav;R. Maezono;K. Hongo;S. Sorella;K. Nakano;K. Hongo;前園涼
通讯作者：
前園涼

遺伝的アルゴリズムによる三元水素化物超伝導体の構造探索

利用遗传算法搜索三元氢化物超导体的结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
長谷川巧;関川卓也;中村康晴;大野義章;前園涼
通讯作者：
前園涼

先端研究国際大学院大学(SISSA)(イタリア)

国际高级研究研究生院 (SISSA)（意大利）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Ab-initio-based interface modeling and statistical analysis for estimate of the water contact angle on a metallic Cu(111) surface

DOI：
10.1016/j.surfin.2022.102342
发表时间：
2020-09
期刊：
Surfaces and Interfaces
影响因子：
6.2
作者：
T. Murono;K. Hongo;K. Nakano;R. Maezono
通讯作者：
T. Murono;K. Hongo;K. Nakano;R. Maezono

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