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最近は、第一原理計算に基づいて以下のような様々な研究をしています。
手法開発
第一原理計算をもとに、様々な物性を計算する手法を開発、実装しています。 最近の成果としては、超伝導転移温度を計算する手法の開発、ジャロシンスキー守谷相互作用を評価する手法の開発などがあります。
物性の計算
実験結果が第一原理計算からどれぐらい説明できるのか、実際に実験と比較しながら様々な物性を計算し、物質の性質を明らかにしています。 具体的に計算しているものとしては、バンド構造、熱電特性(ゼーベック係数など)、異常ホール効果、異常ネルンスト係数などがあります。
物質設計
様々な物性を計算した経験をもとに、また、データベース上の様々な物質を計算し、機械学習などを用いることにより、新しい物質の設計を目指しています。 最近の成果としては、
磁気熱電効果を示す鉄系材料を理論計算から発見
しました。
いくつかの研究に関しては以下のようなプレスリリースを出しています。
理論研究
ほぼ室温超伝導を示す高圧下ランタン水素は量子固体だった ~予測より低い圧力で超伝導になる理由を理論的に説明 低圧での室温超伝導実現へ道筋~(2020.2.6)
磁性体に内在しているスピン流の役割を解明 ースピントロニクスに新しい「流れ」ー (2016.6.14)
実験との共同研究
カゴメ格子に由来する磁気熱電効果の増大機構の発見 -高機能磁気熱電変換材料の新たな物質設計指針へ-(2022.1.15)
トポロジカルスピン構造から生じる磁気光学応答の観測に成功(2021.10.14)
放射光でついに見えた磁気オクタポール 〜熱を電気に変える新たな担い手〜(2021.9.24)
室温・ゼロ磁場で世界最高の磁気熱電効果を実現する鉄系材料(2020.4.27)
周期的に欠陥が入ったチューブの元を合成 (2019.1.11)
膨張させるとスピン配列がねじれる磁石の発見 (2018.10.29)
量子効果で10倍以上の磁気熱電効果を室温で実現 ~新しい熱電変換、環境発電への応用へ期待~ (2018.7.31)
磁気構造のトポロジーを用いた熱から電気への高効率変換技術 -固体中の磁気モノポールのゆらぎが生み出す巨大熱電効果-(2018.1.30)
磁気光学効果の新たな起源を解明 ー反強磁性金属での磁気光学カー効果を世界で初めて観測ー (2018.1.29)
「ワイル磁性体」を世界で初めて発見 ーワイル粒子で駆動する次世代量子デバイス実現へ道筋ー (2017.9.26)
磁性体を用いて熱から発電を可能にする新技術 反強磁性体での巨大な異常ネルンスト効果の発見 (2017.7.25)
我々のグループが開発に携わっているオープンソースのコードに以下のようなものがあります。
wan2respack
wannier90で得られるワニエ関数を用いてクーロン相互作用を評価するコード(RESPACK)を利用するための接続を行うコードです。
sparse-ir
温度グリーン関数における虚時間方向の情報を圧縮し,計算を高速化させるためのライブラリです。 我々のグループでも様々な場面で利用しており,
tutorial
の作成に寄与しています。
symwannier
wannier90のワニエ関数を対称性を用いて高速に生成するためのコードです。対称性を保持したワニエ関数を生成することもできます。
cif2qewan
cif形式の結晶構造ファイルからquantum-ESPRESSOとwannier90を用いてワニエ関数を生成するためのインプットを自動生成するコードです。
lambda_weight
quantum-ESPRESSO で電子格子相互作用λを計算する際の収束性を向上させるためのコードです。
wannier90
最局在ワニエ関数を生成するための最も有名なコードで世界中の研究者が開発,利用しています。
計算には、主にオープンソースの第一原理計算コードであるquantum-ESPRESSOを利用しています。
quantum-ESPRESSO の使い方についてのチュートリアル
を書きましたので、参考にしてください。(新学術領域研究「原子層科学」主催の第一原理講習会資料です。)