実空間差分法による固体表面・界面の電子状態計算手法の開発

利用实空间有限差分法开发固体表面和界面的电子态计算方法

• 批准号: 02J80803
• 负责人: 藤本 義隆
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J80803/
• 关键词: 第一原理計算; 電子状態計算手法; 電気伝導特性; コンダクタンス; 金属ナノワイヤー

本研究では、ナノスケールで制御された物理化学現象を、計算機シミュレーションにより第一原理に基づいて予見・解明する為の新しい計算手法とそのアプリケーションツールの開発を行ってきた。そこで、すでに考案した計算手法に基づいたアプリケーションツールの改良を行い、本アプリケーションツールを用いて原子細線の電気伝導特性に関して計算を行った。1.アプリケーションプログラムの改良現行のアプリケーションツールでは、計算負荷が大きいLU分解法を用いていた。そのため、現実に近い大規模な計算モデルを取り扱う際に、計算量の負荷が大きいため、現実的な計算コストで実行することが難しかった。そこで、より計算負荷のかからない最急降下法を用いたプログラムに変更した。これにより、大幅に計算時間および記憶容量が軽減され、大規模計算にも耐えうるプログラムに改良された。また、並列計算機にも適用できるように、アプリケーションプログラムを改良し、より現実的な計算時間で計算が可能となった。2.原子細線の電気伝導特性の計算本計算手法を用いたアプリケーションプログラムを用いて、2つの電極間に挟まれた金原子の細線に関する電気伝導特性の計算を行った。このとき、実験でもすでに試みられている電極を引き伸ばした際の原子細線の構造と電気伝導特性に注目し、計算を実行した。この結果、細線の平均原子間隔が2.8Å程度より短いときには、コンダクタンスは量子化されるが、それ以上に引き伸ばされると急激にコンダクタンスが減少し、3Å程度まで伸びるとコンダクタンスがゼロとなった。このため、2.8〜3.0Å間でコンダクタンスの金属・絶縁遷移現象が生じることが分かった。

在这项研究中，我们开发了一种新的计算方法及其用于远见的应用工具，并根据仿真基于第一个原理来控制由纳米级控制的物理化学现象。因此，我们根据已经设计的计算方法改进了应用工具，并使用此应用工具计算了原子线的电导率。 1。在当前应用程序工具中改进应用程序的LU分解方法，其计算负载很大。因此，当处理接近现实的大型计算模型时，由于计算上的负载很大，因此很难以现实的计算成本执行。因此，使用最昂贵的下载方法更改为程序。这大大降低了计算时间和存储容量，并已改进了可以承受大规模计算的程序。此外，应用程序已得到改进，以便将其应用于并行计算机，从而可以在更现实的计算时间内进行计算。 2。使用该计算方法使用应用程序计算原子线的电导传导特性，计算两个电极之间细线上两个电极之间金的电导性特性。目前，当扩展了实验中已经尝试的电极并进行计算时，我们专注于原子线的结构和电导传导特性。结果，当细线的平均间隔短于大约2.8Å时，量子将被量化，但是如果进一步拉伸，则屈光度会急剧下降，当它延伸至3Å大约3Å时，导体已变为零。因此，发现金属和隔离过渡现象发生在2.8至3.0Å之间。

项目成果

Yoshitaka Fujimoto: "First-principles calculation method of electron-transport properties of metallic nanowires"Nanotechnology. 14. 147-151 (2003)

藤本喜孝：“金属纳米线电子传输特性的第一原理计算方法”纳米技术。