Spin fluctuation theory based on the extended Heisenberg model

基于扩展海森堡模型的自旋涨落理论

• 批准号: 22K04909
• 负责人: 小谷 岳生
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04909/
• 关键词: QSGW法; 磁気応答; 有効ハミルトニアン; 線形応答; 並列化; ecalj; スピンゆらぎ; 第一原理計算

研究計画③QSGW法による基底状態決定手法を効率化、に従い計算を遂行するためのecaljパッケージを安定的効率的に作動するように改良した。プログラムの内の旧形式で書かれており混乱した部分（入出力部分など）についてかなりの書き換えを行い、モジュール化することで単純化したコード体系に修正した。これは、次の研究ステップの高度並列化やスピンゆらぎコードの開発を支えるために必須の事項である。その成果はギットハブhttps://github.com/tkotani/ecaljにおいて公開している。そして、この改良されたecaljに実装されたQSGW法を用い、大阪大学佐藤和則研究室（4f電子系）、金沢大学小田竜樹研究室（磁気記憶材料）、立命館大学渡辺洋氏（Cu系超伝導体）との共同研究を行い出版した。結果、おおむね従来の実験結果をよく再現することができた。これは標準的な第一原理計算の手法では期待できないものである。その他、未出版であるが、阪大佐藤和則研究室と協力しmaterial projectデータベース上の1000個程度の物質群に対しQSGW法の一括適用を可能にし、QSGW法の汎用性を確認することができた。また、今後の計算のための基礎的資料として、結晶データベース(crystal open database）を用いボンド長の統計解析を行い論文としてまとめ出版した。また④局在基底の構成法、に関しても理論式から見直しを進め数値的な確認を行いつつ、理論的な枠組みについての見通しを得た。

根据研究计划③提高QSGW方法基态测定方法的效率，我们改进了用于执行计算的ecalj包，使其稳定高效地运行。程序中以旧格式编写且令人困惑的部分（输入/输出部分等）被大幅重写，并通过模块化简化了代码系统。这对于支持高度并行和自旋涨落代码开发的下一步研究至关重要。结果发布在 Github https://github.com/tkotani/ecalj 上。然后，使用在这种改进的ecalj中实现的QSGW方法，大阪大学的Kazunori Sato实验室（4f电子系统）、金泽大学的Tatsuki Oda实验室（磁存储材料）、立命馆大学的Hiroshi Watanabe（Cu基超材料）与（指挥）并发表。结果，我们能够很好地重现传统的实验结果。使用标准第一性原理计算方法无法预期这一点。此外，虽然尚未发表，但与 Kazunori Sakasato 实验室合作，我们已经能够将 QSGW 方法应用于材料项目数据库中的约 1000 个物质组，证实了 QSGW 方法的多功能性。此外，作为今后计算的基础数据，我们利用晶体开放数据库对键长进行了统计分析，并以论文形式发表。另外，对于(4)局部基地的构建方法，我们回顾了理论公式并进行了数值验证，并对理论框架进行了展望。

项目成果

First-principles method justifying the Dieke diagram and beyond

第一性原理方法证明 Dieke 图及其他图的合理性

• DOI: 10.1103/physrevresearch.5.013111
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: Suzuki Katsuhiro;Kotani Takao;Sato Kazunori
• 通讯作者: Sato Kazunori