CMSI 研究ハイライト
http://www.cms-initiative.jp
daily12014-10-04T10:24:22Z"Velocity of excitations in ordered, disordered, and critical antiferromagnets"
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/velocity-of-excitations-in-ordered-disordered-and-critical-antiferromagnets
A. Sen, H. Suwa, and A. W. Sandvik, Phys. Rev. B 92, 195145 (2015)量子反強磁性体におけるスピン波速度を、量子モンテカルロ法を用いて数値的に評価する手法が検討された。1つめは、虚時間相関関数の長時間の振る舞いから励起ギャップを評価し、分散関係から速度を見積もる方法である。2つめの方法は、実空間と虚時間の 巻きつき数が等しくなるように調整した、系のアスペクト比から見積もる方法である。2次元系については、スピン剛性と横帯磁率 との間の流体力学的関係からも速度を見積もることがでる。これらの方法を比較した結果、巻きつき数を用いる方法が最も精度が高く、 特に2次元正方光子反強磁性ハイゼンベルグ模型については、 c=1.65847(4)というこれまでで最も精度の高い見積もりが得られた。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2016-02-12T07:55:00Zページ"Solid-liquid critical behavior of water in nanopores″
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/solid-liquid-critical-behavior-of-water-in-nanopores
K. Mochizuki and K. Koga,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112, 8221?8226 (2015).通常、固液相転移は対称性の違いのために必ず一次相転移になると考えられている。本研究では一次元の細孔(ナノチューブ)内の水の相転移ダイナミックスのシミュレーションを行い、細孔中での水の固液相転移は臨界点を持つことが示された。この結果は、狭い空間における相や対称性とは何か、という通念に対して再考を促す。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-12-25T06:16:49Zページ"Validation of a novel higher-order multi-phase-field model for grain-growth simulations using anisotropic grain-boundary properties"
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/jnhpct
Y. Miyoshi, T. Takaki, Comp. Mater. Sci. 112, 44 (2016)通常の金属材料は多結晶構造を有しており、その熱処理過程では結晶粒界が移動する粒成長が生じる。粒成長を表現可能なモデルとしてマルチフェーズフィールド(multi-phase-field : MPF)モデルが広く用いられているが、通常のMPFモデルは粒界エネルギーとモビリティの方位差依存性を導入すると精度が著しく低下する問題があった。本研究では，三重点エネルギーを追加する高次MPFモデルを提案し、粒界異方性を伴う粒成長を高精度に表現可能であることを示した。定式化は2次元において行われているが、これを3次元に拡張し、スパコン用に並列化コーディングすることで，高精度な3次元粒成長が可能となり、メゾスケールにおける材料組織予測に大きく寄与することが期待できる。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-12-03T09:49:43Zページ“How Can We Understand Au8 Cores and Entangled Ligands of Selenolate- and Thiolate-Protected Gold Nanoclusters Au24(ER)20 and Au20(ER)16 (E = Se, S; R = Ph, Me)? A Theoretical Study,”
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/dikbzn
N. Takagi, K. Ishimura, M. Matsui, R. Fukuda, T. Matsui, T. Nakajima,M. Ehara, and S.Sakaki,J. Am. Chem. Soc., Vol. 137 (26), pp 8593?8602 (2015)近年多様なサイズの金ナノクラスターの化学合成が可能となっています。金ナノクラスターの形はバラエティーに富みますが、その構造の由来には謎が多く重要な研究対象です。ごく最近、セレノラート保護金ナノクラーAu24(SeR)20のX線構造が明らかになり、Au8中心コアの存在が証明されました。本研究では、SCS-MP2法とよばれる量子化学計算法の大規模計算から、Au8コアがAu4ダイマーの分子間相互作用（autophilic効果）によって形成される機構やクラスターの入れ子構造の仕組みが解明されました。この計算は、理研中嶋グループのNTChemおよび分子研石村研究員のSMASHという量子化学計算プログラムによって達成されました。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-10-30T02:06:22Zページ"Generalized Moment Method for Gap Estimation and Quantum Monte Carlo Level Spectroscopy,"
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/generalized-moment-method-for-gap-estimation-and-quantum-monte-carlo-level-spectroscopy
H. Suwa and S. Todo, Phys. Rev. Lett 115,080601 (2015)強相関量子系特有の量子ゆらぎの強い相やそれらの間の量子相転移を特徴づけるのに、励起ギャップは重要な量である。従来、量子モンテカルロ法によるシミュレーション結果からのギャップ評価には、フィッティングや最大エントロピー法などが用いられてきたが、信頼できる値を評価することは困難であった。本論文において、Suwaらはモーメント法を一般化することにより、バイアスなしに精度よくギャップを評価する系統的な手法を確立した。さらに、レベルスペクトロピー法と組み合わせることで、スピンパイエルス系におけるKosterlitz-Thouless量子相転移の詳細を明らかにした。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-10-09T07:57:51Zページ"Hydrogen-Bond Heterogeneity Boosts Hydrophobicity of Solid Interfaces."
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/hydrogen-bond-heterogeneity-boosts-hydrophobicity-of-solid-interfaces.
Factorovich, M. H., Molinero, V. & Scherlis,D. A. J. Am. Chem. Soc. 137, 10618–10623 (2015).水滴が表面に接触する場合の、巨視的なスケールでの表面の細かな起伏が撥水性を増進させることはよく知られている。Factorovichらは、分子サイズの親水/疎水テクスチャを持つ表面を、水滴が濡らす場合の接触角を、分子シミュレーションにより調べた。その結果、テクスチャのスケールや組成に非線形に依存する撥水性が観察された。従来の巨視的な濡れモデルは、2nm以下の分子スケールの起伏やテクスチャに対しては拡張する必要がある。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-09-25T03:35:00Zページ"First-Principles Study of Ion Diffusion in Perovskite Solar Cell Sensitizers,"
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/first-principles-study-of-ion-diffusion-in-perovskite-solar-cell-sensitizers
J. Haruyama, K. Sodeyama, Y. Tateyama et al., J. Am. Chem. Soc. 137,10048-10051 (2015)本研究では、第一原理計算と反応経路の探索手法を組み合わせることで、ペロブスカイト材料内で、陽イオン分子が空孔を媒介として容易に拡散し、移動しうることを世界で初めて証明しました。この陽イオン分子の移動は大きな構造の歪みをもたらすことから、速い劣化や変換効率のヒステリシスの原因の一つとなっていると考えられます。さらに、これらの結果から、空孔密度の減少やイオンサイズの制御が劣化の抑制に有効であることが示されました。この知見は、ペロブスカイト太陽電池の劣化やヒステリシスの改善に関する最近の実験研究の結果を原子レベルの機構から明らかにするものです。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-09-11T07:05:00Zページ"Density-functional-theory-based calculations of formation energy and concentration of the silicon monovacancy"
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/density-functional-theory-based-calculations-of-formation-energy-and-concentration-of-the-silicon-monovacancy
Sholihon et al., Jpn. J. Appl. Phys. 54, 041301 (2015)第一原理計算によりSi中の単一空孔の生成エネルギーと平衡濃度が定量的に見積 もられました。スーパーセルサイズに関する収束性を丁寧に調べ、1728原子セルを 用いて、それぞれ3.46eV、7.4x10^16cm^-3（Siの融点で）となり、実験値との良い 一致を得ました。格子振動の効果はたいへん重要で、空孔濃度を4桁も増大させる 結果を得ました。大規模セルを用いた第一原理計算により、精度の高い空孔の電子 状態の評価が示されました。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-09-04T02:23:44Zページ"Solidification in a Supercomputer: From Crystal Nuclei to Dendrite Assemblages"
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/solidification-in-a-supercomputer-from-crystal-nuclei-to-dendrite-assemblages
Y. Shibuta, M. Ohno, T. Takaki, JOM 67, 1793-1804 (2015)本研究では、分子動力学法とフェーズフィールド法を用いたGPU大規模計算による最先端の凝固シミュレーションが紹介されている。単一GPUを用いた100万原子の分子動力学凝固シミュレーションにおいて、自発的な均一核生成、デンドライト形態に繋がる結晶核の異方性形態、その後の粒成長計算に成功している。また、界面幅の大きさを変えても結果が変らない定量的フェーズフィールドモデルの収束挙動評価、それを用いたGPU大規模シミュレーションによるデンドライト競合成長メカニズム解明が示されている。更なる大規模計算とモデルの高精度化によって、凝固分野における更なる新しい結果が期待されます。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-08-07T07:55:00ZページREIN: Replica-exchange INterface for simulating protein dynamics and function″
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/7rci78-1
N.Miyashita,S.Re, and Y. Sugita,Int.J.Quantum Chem.,Vol.115,325-332 (2015)レプリカ交換分子動力学(REMD)法は、計算生物物理・生物化学の分野で広く使われている高次構造サンプリング法の一つである。REINは、REMD計算実行用のインターフェースソフトエアであり、既存のＭＤソフトウエアをそのまま用いて、レプリカ交換計算を行うことを可能とする。REINを用いることで、周囲の環境を含めたタンパク質の構造予測や、構造変化予測、自由エネルギー計算等を効率良く行なうことができる。タンパク質の複合形成機構の理解を促進し、例えば、医学や創薬に役立つことなどが期待される。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-07-22T07:38:43Zページ"Program Package of Photoinduced Electron Dynamics: GCEED (Grid-based Coupled Electron and Electromagneticfield Dynamics)”
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/7yiewr
M. Noda, K. Ishimura, and K. Nobusada,JPS Conf. Proc. 5, 011010 (2015).GCEED (Grid-based Coupled Electron and Electromagnetic field Dynamics)は、時間依存密度汎関数法にもとづき、ナノ構造体における実時間・実空間光励起電子ダイナミクスのシミュレーションを行うプログラムである。時間依存コーンシャム方程式の解法としては実空間グリッド上の差分法を、時間発展にはテイラー展開を使うなど、大規模並列に向いたアルゴリズムとなっている。本論文では「京」コンピュータを用いて、C60のナノ構造体などのシミュレーションを実行し、テイラー展開の次数や時間ステップの計算精度や実行性能に与える影響の評価を行った。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-07-03T02:45:00Zページ"Computational self-assembly of a one-component icosahedral quasicrystal."
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/xu2l8s
M. Engel et al., Nat Mater 14, 109–116 (2015).液体論やガラス理論の世界では、等方的な相互作用を持つ分子は単純液体と呼ばれ、分子性液体や水素結合性液体と対比される、単純な系だとみなされる。しかし、近年ではLennard-Jones-GaussianモデルやJaglaモデルのように、相互作用関数の形いかんでは、等方的相互作用を持っていても多様で複雑な結晶構造や液液転移が生じうることが発見され、単純液体はもっと限定された概念であると考えられる。では、等方的なポテンシャルで、どこまで複雑な(=単位格子が巨大な)結晶構造を作れるのだろうか。EngelらはGPUを用いた大規模シミュレーションにより、等方的な相互作用を持つ粒子でも、準結晶(=単位格子が無限に大きい結晶)を作りうることを初めて示した。
]]>No publisher下敷領 恵美研究ハイライト2015-06-19T01:36:28Zページ"Mechanism of covalency induced electric polarization within the framework of maximally localized Wannier orbital"
http://www.cms-initiative.jp/ja/news/paper/acn94e
K. Terakura and S. Ishibashi, Phys. Rev. B 91, 195120 (2015)誘電体における電気分極の定量的評価と解析は、第一原理計算に基づくBerry位相の計算手法により可能となりました。この手法により、イオンの変位に加えて共有結合性が分極の増大効果に重要な役割を演じていることが解りつつあります。本論文では、共有結合性に伴い誘起された電気分極の発現機構を最大局在ワニエ軌道を用いて解析する手法を提案しています。これにより典型的なペロフスカイト酸化物や有機強誘電体等における電気分極の寄与を、直感的に理解し易い成分に分けることができ、それぞれの成分の基本的な概念的が議論されています。 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.195120