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研究について
計算物質科学分野　有田・野本研究室

計算物質科学分野　有田・野本研究室

理論物質設計のための非経験的計算手法の開発と応用

第一原理物質設計手法の開発

物質に圧力や電場、磁場を加えたり、あるいは温度や化学組成に変化を加えたりすると、その物質に様々な変化が生じます。結晶構造に歪みが生じたり、トポロジカルに非自明な電子状態が実現したり、複雑な磁気構造があらわれたり、超伝導転移が起きたりするといった現象はその典型例です。こういった物質の結晶構造、電子構造、磁気構造の変化を第一原理的に、正確かつ効率的に計算する手法の開発を行なっています。実験を参照せず、完全非経験的に物質の性質を予測する計算手法を確立することによってその背後にある指導原理の解明を行い、新しい物性物理学の開拓を目指します。

機能物質の探索と設計

第一原理計算手法を駆使し、様々な機能物質の探索と設計に取り組んでいます。超伝導体については、近年の高圧下水素化物における高温超伝導の発見を受け、より低圧でより高い超伝導転移温度を持つ物質の探索と設計に挑戦しています。磁性体については、与えられた結晶構造からそこで実現する磁気構造を正確に予測する枠組みを構築しています。さらに強磁性体並みに大きな異常ホール効果や異常ネルンスト効果などを示し、スピントロニクスなどの応用に使える反強磁性体の探索も行なっています。トポロジカル物質については、大規模な結晶構造予測計算と組み合わせて磁性エレクトライドなど新しい物質の設計を行なっています。また、トポロジカル表面の電子状態を使った高効率水素発生反応などの研究も進めています。