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図書 |
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研究代表者 小田竜樹
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図書 |
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研究代表者 小田竜樹
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論文 |
論文
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後藤, 純平 ; 原口, 辰也 ; 辻川, 雅人 ; 小田, 竜樹
概要:
We have investigated the computational performance of the first principles molecular dynamics code which employs planewav
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e basis set and pseudopotential of electron-ion interaction. The efficiency of task has been measured in terms of matrix multiplication (MM), fast Fourier transformation (FFT). For the implementations of the OpenMP and GP-GPU utilities, the MM was found to mark the considerable high score, whereas the FFT a fairly good one. Analyzing the resulting whole performance, efficiency of the task other than the MM and FFT has to be improved for a higher performance.
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論文 |
論文
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小田, 竜樹 ; Oda, Tatsuki
概要:
金沢大学理工研究域数物科学系<br />分子性結晶等ではファン・デル・ワールス（VDW）力（分散力）を精度良く評価することが物質の性質を明らかにするために必要となるが、磁性をもつ物質においても適用できる計算手法の開発を行った。当研究グループ
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で世界に先駆けて開発したスピン密度を考慮したファン・デル・ワールススピン密度汎関数(VDW-SDF関数)の特徴を明らかにするため、酸素分子対や固体酸素の系で具体的に電子状態解析、原子構造の最適化等を行った。さらに高圧下や超強磁場下等の極限状態での酸素への応用研究、およびいくつかの系への応用研究を実施した。<br />It is required to evaluate accurately van der Waals’s forces (dispersion forces) in a material such as molecular crystal, for the analysis of material properties. Our group has developed a new van der Waals spin density functional first in the world, which is capable of accepting magnetic materials. To capture properties of the new functional, we practically carried out the analysis of electronic structures in a pair of oxygen molecules and in solid oxygens, and optimized the atomic structures for them. Furthermore, we performed several applications to oxygen systems under an extremum state condition, such as under high pressure or under high magnetic field, and to some other systems.<br />研究課題/領域番号:15K05165, 研究期間(年度):2015-04-01 - 2018-03-31
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論文 |
論文
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小田, 竜樹 ; Oda, Tatsuki
概要:
スピン軌道相互作用などほとんど全ての相対論効果を含む電子に対する擬ポテンシャルの開発を推進し、これらを既存の第一原理分子動力学法へ組み込む開発研究を行い、さらに開発された計算コードを用いて、スピントロニクス等で重要となる磁気異方性の電界効果
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や半導体のラシュバ効果といった新しい研究分野において計算科学的理論的研究を推進した。その結果、開発した計算コードがこれらの分野において重要な研究手段を提供することを実証した。<br />We have developed the pseudopotentials which includes almost all the relativistic effects and installed them to the first-principles molecular dynamics method. Moreover, we have applied the computational code to investigate electric field effects on magnetic anisotropy and Rashba's effects on the surfaces of semiconductors, which will play important roles in spin electronics applications. As the result, it was verified that the computational code developed has been found to provide a responsible tool for research in the new science field.
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論文 |
論文
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小田, 竜樹 ; Oda, Tatsuki
概要:
金沢大学理工研究域数物科学系<br />スピン分極密度汎関数理論(SP-DFT)の枠組みで磁気双極子相互作用(MDI)エネルギーを、スピン密度ともに自己無撞着に決定する計算手法開発に成功した。自己無撞着計算に成功したことにより、外部磁場を顕
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わに印加した系の磁性解析を可能にした。応用では、スピントロニクス材料であるFe/MgO界面を有する強磁性ナノ薄膜やCo/Ni基強磁性ナノ多層膜において、実験結果を定性的および定量的に説明する結果を得た。これにより、これまで我々が開発した計算手法が、薄膜磁性を非経験的計算より明らかにする有用な手法であることを示した。<br />In the project, we successfully developed and implemented the computational method that the magnetic dipole interaction energy is self-consistently determined with the spin density of system in the framework of spin-polarized density functional theory. This success of self-consistent calculation allowed us to analyze magnetic properties of materials under explicit external magnetic field. On the applications, in the spintronics application materials of ferromagnetic nanofilm with the Fe/MgO interface and Co/Ni-based ferromagnetic nano multilayer film, our computational results revealed that the experimental results in the recent literature can be well explained qualitatively and quantitatively. This demonstrated that the computational method we have developed is so good enough that it can clarify magnetic properties of film in non-empirical way.<br />研究課題/領域番号:18K04923, 研究期間(年度):2018-04-01 – 2021-03-31<br />出典：「スピン密度磁気双極子相互作用を考慮した密度汎関数法の開発と応用」研究成果報告書 課題番号18K04923（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-18K04923/18K04923seika/）を加工して作成
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論文 |
論文
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小田, 竜樹 ; Oda, Tatsuki
概要:
金沢大学理工研究域<br />ベクトル型スピン構造、合金系の磁性、有限温度の磁性などで、重要となってくるノンコリニアー磁気構造を扱うことができる第一原理分子動力学法の開発を行った。計算コード開発に関する本年度の成果は、昨年度に行った計算コー
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ドの並列化に改良を加えたことと応用物質を拡大するためにフェルミ準位に縮退があるいわゆる金属系の物質にも適用可能なアルゴリズムを計算コードの中に設備したことである。後者は、ノンコリニアー磁性とは直接関係ないが、計算コ-ドの応用面では、大変重要な事項で、これにより磁性状態に関係なく金属的な物質にも計算コードが適用できるようになった。また並列計算コードの開発とあいまって、有用な応用例を提示できる土台が整ってきたということができる。実際の応用として、当初予定していた鉄などの遷移金属磁性への応用ではないが、並列化計算コードを用いて、酸素32分子から構成される液体酸素への応用が進んでいる。磁性分子である酸素を含んでおり、磁気流動相の第一原理分子動力学としては世界初の計算例である。金属系のアルゴリズムでは電子系の非占有状態も同時に扱っているので今後、非磁性物質はもちろんのこと磁性物質の化学反応を含む第一原理分子動力学への応用ができる状態になった。そのほか磁性物質を含む表面系への応用も可能である。磁気励起に関する研究では、強磁性2原子系の原子スピンを歪ませることにより、励起エネルギーを計算するアルゴリズムを開発した。鉄などのいくつかの遷移金属系へ応用し、成果を「微粒子と無機物質クラスターに関する国際会議」(アトランタ、米国)にて発表した。<br />研究課題/領域番号:11740226, 研究期間 (年度):1999 – 2000<br />出典：「ノンコリニアー磁性の第一原理分子動力学法の開発と応用」研究成果報告書 課題番号11740226（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （ https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-11740226/ ）を加工して作成
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論文 |
論文
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小田, 竜樹 ; Oda, Tatsuki
概要:
金沢大学理学部<br />本研究の主な目的は、第一原理計算手法をもちいて、ノンコリニアー磁気構造における分子動力学を行うことと磁気励起に関する第一原理的研究を行うことであった。鉄液体や鉄アモルファスなどの構造不規則系の磁気構造の研究は、計算
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コードの並列化を行った後でも計算資源の不足(計算機の性能不足)から、計算が行われていないが、磁性分子から構成されている磁気流動相である液体酸素(単位胞中に32分子)に関する分子動力学計算を行い、磁気流動相にたいして世界で初めて磁気相関関数を(第一原理的に)計算した。このノンコリニアー磁気構造を表現できる計算方法は、分子の磁気モーメントの方向が異なっている分子間の相互作用においても現実的に表現することが可能である。計算結果と中性子回折実験から得らている磁気構造に関する結果は、定性的に一致しており、今後、液体酸素の分子動力学の解析をさらに進め、液体酸素の構造ならびに動的性質の詳細を明らかにする必要がある。第一原理的に磁気励起の計算(マグノンの振動数などの計算)を行うために、原子磁気モーメトを固定する計算アルゴリズムを開発した。開発した計算コードを強磁性bcc鉄のマグノンの振動数の計算と強磁性2原子分子の磁気励起エネルギーの計算に適用した。前者は、実験結果や計算方法の異なる他の計算結果と50%程度異なっており計算方法などの再検討が必要となっている。後者のような、遷移金属分子磁性の励起エネルギーを第一原理的手法に基づいて議論した研究は少なく、鉄系の計算結果は、計算手法の解説とともに論文にまとめられた。<br />In this project, the following two purposes have been studied ; (1) carring out a first-principles molecular dynamics (MD) simulation on the system with noncollinear magnetism, and (2) evaluating the magnetic excitation from the first-principles technique.(1) The disordered magnetic system, for example, liquid or amorphous iron, has never been calculated due to lack of computer capabilities even with using the parallelized code developed. However, the first-principles MD has been carried out on the liquid oxygen which modeled by 32 magnetic molecules in the box with periodic boundary. The magnetic correlation function which represents the magnetic structure of system was for the first time evaluated from first-principles for a magnetic fluid system. Compared with the result of neutron diffraction measurement, the calculated correlation function has a qualitative agreement. With using the data of first principles MD, it is require to analyze details of structural and dynamical properties of the system.(2) In order to evaluate the magnetic excitation, a spin constraint technique has been developed. The code developed was used in the calculations of magnon frequencies for the ferromagnetic bulk system (bcc Fe) and excitation energies for the ferromagnetic dimer. At the former case, the calculated frequencies are about half in value of results in both experiments and other calculations. The algorithm for evaluation has to be improved. At the latter case, results for the iron dimer have been summarized in a paper with including the calculation method.<br />研究課題/領域番号:11694066, 研究期間(年度):1999 – 2000<br />出典：「磁性体の第一原理的分子動力学法の研究」研究成果報告書 課題番号11694066（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-11694066/116940662000kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/)を加工して作成
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図書 |
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吉田博編著
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