スーパーコンピューター・ネットワーキングによる超大規模材料設計シミュレーション

使用超级计算机网络进行超大规模材料设计模拟

• 批准号: 04F04683
• 负责人: 前川 禎通
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04683/
• 关键词: メタンハドレート; ガスハイドレート; クラスレート; シミュレーション; 相図; 環境問題; エネルギー資源; 自己保存効果

本研究課題ではスーパーコンピューターを複数繋ぐことによりはじめて実現出来る超大規模材料設計シミュレーション技術基盤を確立し、それを利用した大きな非線形光学(NLO)特性を持つ新しい非線形材料の設計および探索を行っている。現在までにプログラムのベクトル化、並列化を済ませ、実行速度の測定も行い、良好な結果を得ている。材料設計への適用では、本研究課題において2つの異なるタイプの材料を設計した。1つはstilebazoleとパラジウムの複合物である。この材料の特性はNLO活性分子の電荷に依存していることを明らかにした。すなわち、この中性分子のダイポールモメントは一価の分子(カチオン)と逆方向を向いていた。電子状態の解析から、中性分子の励起状態の分子内の電荷移動はそのカチオンやNMe2-stilbazoliumと比べて中性分子の超分極率が小さい値を示す主な要因であることが明らかになった。2つ目の材料はstilbazolium分子と遷移金属錯体によって繋がれたpyridiniumカチオン分子である。この金属からリガンドへの大きな電荷移動により大きな非線形光学(NLO)特性を示すことを明らかにした。また、実験系の研究者との共同研究により、DAST,DAST-d,DASC結晶の赤外吸収スペクトルを計算し、自己吸収効果により2次の調和発振のロスを減らすことを目的とした研究へ展開している。フォノンと分子振動のモード解析により発振の起源の研究を行っている。

该研究主题已经建立了一个超大规模材料设计模拟的技术基金会，只能通过连接多个超级计算机来实现，并使用该技术来设计和搜索具有大型非线性光学（NLO）属性的新的非线性材料。迄今为止，我们已经完成了程序的矢量化和并行化，并测量了执行速度，从而取得了良好的结果。为了应用于材料设计，在本研究主题中设计了两种不同类型的材料。一个是stilebazole和钯的复合体。已经表明，该材料的性质取决于NLO活性分子的电荷。也就是说，该中性分子的偶极矩朝与单价分子（阳离子）相反的方向相反。对电子状态的分析表明，在中性分子的激发状态下，分子内的电荷转移是中性分子的超极化比其阳离子或NME2-硅烷基的主要因素。第二种材料是由硅阳离子分子和过渡金属络合物连接的吡啶阳离子分子。发现从金属到配体的大电荷转移表现出更大的非线性光学（NLO）特性。此外，与实验研究人员合作，该公司计算了DAST，DAST-D和DASC晶体的红外吸收光谱，并正在开发旨在通过自我消除效应来减少二阶谐波振荡损失的研究。通过模量分析声子和分子振动研究了振荡的起源。