結晶材料のフォノン熱伝導メカニズムに関する第一原理計算研究と低熱伝導率材料の探索

晶体材料中声子热传导机制的第一性原理计算研究及寻找低导热材料

基本信息

  • 批准号:
    21K04632
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

令和4年度は、第一原理格子熱伝導率計算を系統的に行なった結果、格子熱伝導率計算そのものと、自動計算手順の両方それぞれに課題が見つかったため、それらに対する改善を行なった。多様な結晶に対して系統的に格子熱伝導率計算を行うためには、結晶の対称性を数値計算において正しく考慮することが理論予測にとって重要である。理論計算ソフトウエアの実装手順では、まず結晶対称性を考慮した数式を書き下し、次にそれをプログラム実装する。ただ、結晶対称性を考慮するために、必要な数値計算量が増えたり、プログラム実装に多大な労力を要したりする場合もあるため、目的に応じた適切なソフトウエアデザインを臨機応変に選ぶ必要がある。系統的な格子熱伝導率計算から得られた結果から、実空間の3次の力の定数を逆空間に変換するとき、今まで考慮していなかった計算箇所で結晶対称性の重要性が示唆されたため、実際にソフトウエア実装を行い、これを検証した。その結果、多様な結晶に対してより安定した格子熱伝導率計算が可能となることがわかった。一方、必要な計算量が増加したものの、第一原理格子熱伝導率計算のワークフロー全体では、計算量への影響は微小であることが確認されたため、今後この手法で格子熱伝導率計算を進めることとした。第一原理格子熱伝導率計算の手順では、最初に第一原理計算による結晶構造最適化を行う。自動計算環境を用いて、一万個の結晶構造にたいして第一原理計算による構造最適化を行った。一部の結晶では、構造最適化の失敗が疑われるケースが見つかったため、適切に失敗を判定するための仕組みを自動計算環境に導入した。
The first principle of lattice thermal conductivity calculation system in the fourth year is to improve the results of lattice thermal conductivity calculation and automatic calculation of manual procedures. The calculation of lattice thermal conductivity of multiple crystals is important for theoretical prediction. The theoretical calculation method is to consider the crystal symmetry of the crystal. For example, if the crystal symmetry is considered, the necessary number of calculations is increased, and if the crystal symmetry is determined, the necessary number of calculations is increased. The calculation of lattice thermal conductivity of the system has been carried out in the following ways: the calculation of lattice thermal conductivity of the system has been carried out in the following ways: the calculation of lattice thermal conductivity of the system has been carried out in the following ways: the calculation of lattice thermal conductivity of the system has been carried out in the following ways: The calculation of lattice thermal conductivity is possible due to the existence of multiple crystals. On the one hand, the amount of necessary calculations has increased, and the overall impact of the first-principle lattice thermal conductivity calculation on the calculation of lattice thermal conductivity has been minimal. This is confirmed. In the future, we will continue to advance the calculation of lattice thermal conductivity. First Principles Lattice Thermal Conductivity Calculation and Optimization of Crystal Structure Automatic calculation of environmental conditions, ten thousand crystal structures, first-principle calculation of structural optimization A part of the crystallization, structural optimization and failure to see, appropriate to determine, and the organization of the environment

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
フォノン計算ソフトウエアphonopyとphono3pyの開発動向
声子计算软件phonopy和phono3py的发展趋势
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    成田翔矢;篠原音美;中村光輝;吉澤正人;中西良樹;木村雄太;安達義也;梅津理恵;許皛;東後 篤史
  • 通讯作者:
    東後 篤史
Sustainable scientific software developments for materials science
材料科学的可持续科学软件开发
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Komatsu;K. Wakiya;M. Nakamura;M. Yoshizawa and Y. Nakanishi;Shota Ono;鈴土知明,海老原健一,都留智仁,森英喜;東後 篤史
  • 通讯作者:
    東後 篤史
First Principles Calculations of Phonon and Thermal Properties
声子和热性质的第一原理计算
  • DOI:
    10.11311/jscta.49.3_122
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    田中 功;東後 篤史
  • 通讯作者:
    東後 篤史
LO-mode phonon of KCl and NaCl at 300 K by inelastic x-ray scattering measurements and first principles calculations
通过非弹性 X 射线散射测量和第一原理计算得出 300 K 下 KCl 和 NaCl 的 LO 模式声子
  • DOI:
    10.1088/1361-648x/ac7b01
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Togo Atsushi;Hayashi Hiroyuki;Tadano Terumasa;Tsutsui Satoshi;Tanaka Isao
  • 通讯作者:
    Tanaka Isao
First-principles phonon calculations with phonopy and phono3py
使用 phonopy 和 phono3py 进行第一原理声子计算
  • DOI:
    10.7566/jpsj.92.012001
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    R. Komatsu;K. Wakiya;M. Nakamura;M. Yoshizawa and Y. Nakanishi;Togo Atsushi
  • 通讯作者:
    Togo Atsushi
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    田中 功

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