研究内容
- Keywords
量子化学 第一原理計算 大規模DFT計算
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Shengzhou Li, Tsuyoshi Miyazaki, Ayako Nakata. Theoretical search for characteristic atoms in supported gold nanoparticles: a large-scale DFT study. Physical Chemistry Chemical Physics. 26 [30] (2024) 20251-20260 10.1039/d4cp01094a Open Access
- Atsushi Tanaka, Atsuki Saito, Takashi Murata, Ayako Nakata, Tsuyoshi Miyazaki. Large-scale DFT calculations of multi-component glass systems (SiO2)0.70(Al2O3)0.13(XO)0.17 (X = Mg, Ca, Sr, Ba) : Accuracy of classical force fields. Journal of Non-Crystalline Solids. 625 (2024) 122714 10.1016/j.jnoncrysol.2023.122714 Open Access
- Vikram Gavini, Stefano Baroni, Volker Blum, David R Bowler, Alexander Buccheri, James R Chelikowsky, Sambit Das, William Dawson, Pietro Delugas, Mehmet Dogan, Claudia Draxl, Giulia Galli, Luigi Genovese, Paolo Giannozzi, Matteo Giantomassi, Xavier Gonze, Marco Govoni, François Gygi, Andris Gulans, John M Herbert, Sebastian Kokott, Thomas D Kühne, Kai-Hsin Liou, Tsuyoshi Miyazaki, Phani Motamarri, Ayako Nakata, John E Pask, Christian Plessl, Laura E Ratcliff, Ryan M Richard, Mariana Rossi, Robert Schade, Matthias Scheffler, Ole Schütt, Phanish Suryanarayana, Marc Torrent, Lionel Truflandier, Theresa L Windus, Qimen Xu, Victor W-Z Yu, D Perez. Roadmap on electronic structure codes in the exascale era. Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 31 [6] (2023) 063301 10.1088/1361-651x/acdf06 Open Access
書籍
- MIYAZAKI, Tsuyoshi, NAKATA, Ayako, BOWLER, David. Large-Scale First-Principles Calculation Technique for Nanoarchitectonics: Local orbital and linear-scaling DFT methods with the CONQUEST code. System-Materials Nanoarchitectonics （Springer Nature). Springer, 2022, 15.
- NAKATA, Ayako, 森川 良忠. Density Functional Theory Calculations for Materials with Complex Structures. Hyperordered Structures in Materials. Springer Singapore, 2023, 30.
- HILL, Jonathan, PAYNE, Daniel Tony, SUN, Kewei, MATSUSHITA, Yoshitaka, NAKATA, Ayako, MISHRA, Puneet, UCHIHASHI, Takashi, NAKANISHI, Waka, ARIGA, Katsuhiko, NAKAYAMA, Tomonobu, KAWAI, Shigeki. On-surface translational activity of porphyrin chromophore molecules. Single Molecule Mechanics on a Surface. Springer, 2022, 21.
口頭発表
- KARIYADO, Toshikaze, NAKATA, Ayako. Comparative study of twisted bilayer BC3 and C3N. American Physical Society March Meeting 2024. 2024
- 中田 彩子. 担体の電子状態制御による金属ナノ粒子触媒活性化の機構解明と設計. さきがけ「電子やイオン等の能動的制御と反応」領域 3期生課題事後評価会. 2023
- 中田 彩子. 担体の電子状態制御による金属ナノ粒子触媒活性化の機構解明と設計. さきがけ「電子やイオン等の能動的制御と反応」領域 第10回領域会議. 2023
その他の文献
- 中田 彩子, 宮崎 剛, 鷹野 優, 森川良忠. 超秩序構造の理論計算による解明へ向けて ─第一原理計算や分子動力学，機械学習による解析─. CERAMICS JAPAN. 58 [8] (2023) 522-526
- Ayako Nakata, Jack S. Baker, Shereif Y. Mujahed, Jack T. L. Poulton, Sergiu Arapan, Jianbo Lin, Zamaan Raza, Sushma Yadav, Lionel Truflandier, Tsuyoshi Miyazaki, David R. Bowler. Large scale and linear scaling DFT with the CONQUEST code. The Journal of Chemical Physics. (2020) 164112 10.1063/5.0005074
所属学会
理論化学会, 日本化学会, 日本物理学会
ナノアーキテクトニクス材料研究センター
大規模第一原理DFT計算の開発と応用
密度汎関数(DFT)法，電子状態計算，金属ナノ粒子触媒
概要
第一原理DFT計算を用いた構造・電子状態のシミュレーションは、有機・半導体・金属など様々な材料の性質の解析・予測に用いられ、新規材料の開発においても非常に有力なツールである。そのためには実在の環境に近いナノスケールでのシミュレーションが求められる。本研究では、当グループで開発している大規模DFT計算プログラムCONQUESTをもとに、新たな高効率・高精度な計算手法の開発・導入を行うことによって、DFT計算をナノサイズの材料に適用するための開発を行う。またその手法を用いて、ナノスケール実材料への応用を目指す。
新規性・独創性
● 高精度・高効率な大規模第一原理計算手法の開発
● 大規模DFT計算の解析手法の開発
● 複雑な構造をもつ材料（ナノスケール表面、界面、不規則系）への応用
● 金属ナノ粒子触媒などナノスケール実材料への応用
内容
新たな基底関数の縮約手法（マルチサイト法）の導入により、第一原理計算の低コスト化・精度の向上に成功している。この方法を用いることで、金属、半導体、絶縁体を問わず幅広い材料に関する大規模第一原理計算が可能となっている。
この方法を用いて、例えば、実際に用いられている数nmサイズの金属ナノ粒子触媒に関して、構造や電子状態、反応性の詳細な解析に取り組んでいる。大規模計算では計算結果も煩雑となるため、統計解析や機械学習との組み合わせによって大規模系の中から特徴的な箇所を効率よく探索することで、ナノスケール材料の高精度、高効率な理論解析を目指している。
まとめ
● 大規模DFT計算の低コスト化・高精度化のための手法を開発
● 大規模DFT計算によって得られる大規模系の構造や電子状態を効率よく解析するための手法を提案
● ナノスケール材料における複雑表面・界面の構造・電子状態解析への応用
