分子性物質におけるフォノン解析に基づく熱輸送-電荷輸送相関の解明

本課題では，近年研究が進められている有機熱電変換材料において，熱的特性や熱電特性に重要な分子振動やフォノンに関して，量子化学計算や分子振動解析等を検討する。フォノンの群速度や緩和時間等を解析し，熱伝導や電気伝導に寄与するフォノンの特定や，分子構造などと照らし合わせることで構造物性相関を得る計画であった。今年度は，昨年度に一定の進展が見られた分子動力学（MD）シミュレーションの深化を行い，非平衡計算による熱的シミュレーションから有機材料および複合材料の熱的特性を評価する手法の確立に注力した。シミュレーション上で温度差を印加しながら計算を行うことで，熱の伝わり方を微視的に観測することが可能となり，熱的性質の評価に必要なパラメータの取得に成功した。また，昨年度の成果から実装可能になった大規模計算により，部分的に欠陥などの構造的イレギュラリティを取り入れた系においても，周期的境界条件を課したままで摂動として扱えるようになった。この方法は，MD計算以外のアプローチとして想定していた周期構造を想定したフォノン計算における摂動の取り扱いにも影響を与える重要な手法になり得るが，諸般の事情によりフォノン計算の充分な検討には未だ至っていない。このため課題期間を延長し，次年度中に複数の計算手法による摂動の評価を行う計画とした。また，出身研究室の閉鎖に伴って設備の移設を行い，共同研究も含めた本課題における実験研究からのアプローチとこれによる計算研究へのフィードバック体制を整備した。

本課題では，近年研究が進められている有機熱電変換材料において，熱的特性や熱電特性に重要な分子振動やフォノンに関して，量子化学計算や分子振動解析等を検討する。フォノンの群速度や緩和時間等を解析し，熱伝導や電気伝導に寄与するフォノンの特定や，分子構造などと照らし合わせることで構造物性相関を得る計画であった。今年度は，昨年度に一定の進展が見られた分子動力学（MD）シミュレーションの深化を行い，非平衡計算による熱的シミュレーションから有機材料および複合材料の熱的特性を評価する手法の確立に注力した。シミュレーション上で温度差を印加しながら計算を行うことで，熱の伝わり方を微視的に観測することが可能となり，熱的性質の評価に必要なパラメータの取得に成功した。また，昨年度の成果から実装可能になった大規模計算により，部分的に欠陥などの構造的イレギュラリティを取り入れた系においても，周期的境界条件を課したままで摂動として扱えるようになった。この方法は，MD計算以外のアプローチとして想定していた周期構造を想定したフォノン計算における摂動の取り扱いにも影響を与える重要な手法になり得るが，諸般の事情によりフォノン計算の充分な検討には未だ至っていない。このため課題期間を延長し，次年度中に複数の計算手法による摂動の評価を行う計画とした。また，出身研究室の閉鎖に伴って設備の移設を行い，共同研究も含めた本課題における実験研究からのアプローチとこれによる計算研究へのフィードバック体制を整備した。