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2012-18

第一原理計算による材料設計


技術のポイント

高精度な量子力学計算により原子・電子状態を求め、材料特性の理論的解明や新たな材料の設計に貢献



保有技術・設備

並列クラスター計算機
計算機性能
  第1期 第2期 第3期
1台
CPU
2.66GHz
8core
3.20GHz
8core
3.46GHz
12core
1台
メモリ
32GB 24GB 48GB
台数 43 47 48
理論性能 2.9 TFLOPS 4.3 TFLOPS 7.1 TFLOPS
InfiniBand(20Gbps)、データサーバ(6Tバイト)、
負荷平準化機構を搭載
搭載計算ツール
第一原理計算:VASP、CASTEP
計算ユーティリティーソフト:MedeA、Materials Studio
第一原理計算
原子位置の入力情報から、経験的に決定したパラメーターを用いることなく多原子・多電子のシュレーディンガー方程式を解く量子力学計算を行い、電子系の全エネルギーとその変化、安定構造、電子状態、磁性、誘電特性など様々な材料特性を定量評価する手法。

Schröinger equation : H Ψ=E Ψ

電子顕微鏡観察等から得られる実験結果との対照を通じて、実験からは伺い知ることのできない原子・電子レベルでの詳細な物性の解析や新規材料の特性予測が可能。
計算例
強誘電相CaTiO3
電子密度
LiCoO2双晶界面の
差電子密度
LiFePO4におけるLi拡散経路

参考文献 森分博紀、桑原彰秀、クレイグ・フィッシャー、田中功「ナノ構造研究所における計算材料設計」金属 79 (2009) 1113.


適用分野

○ セラミックス(酸化物、窒化物、炭化物など)の原子・電子構造と物性

・Liイオン電池
・多孔体
・熱電材料
・固体燃料電池
・触媒材料
・誘電体

・イオン拡散
・相変態

・電極電位
・誘電特性

・熱力学特性
・構造安定性

・磁性
 など



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