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任意の電子励起固有状態に適用可能な密度汎関数理論の提案とソフトの開発・普及

适用于任意电子激发本征态的密度泛函理论的提出以及软件的开发和传播

基本信息

批准号：
21H01877
负责人：
大野かおる
金额：
$ 10.82万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01877/
关键词：
電子励起状態第一原理計算準粒子理論 GW近似密度汎関数理論

项目摘要

本研究は、任意の電子励起固有状態に適用可能な「拡張準粒子理論」(2017年J. Chem. Phys.誌)と、準粒子波動関数の規格化を保証する「拡張Kohn-Sham理論」(2021年Phys. Rev.B誌(Letter))の理論基盤に基づいている。昨年度、予定通り、この内容を「基本法則から読み解く物理学最前線シリーズ」(共立出版)の27巻として「第一原理計算の基礎と応用」と題する本に著し、出版した。さらに、本理論に基づき、CH4, NH3, H2O, CH3OH分子に対して、内殻電子がX線吸収により外殻に励起された(深い内殻正孔を持つ)電子励起状態を初期状態として、価電子が再び内殻に落ちるX線発光過程(共鳴非弾性X線散乱)のGW+BSE計算に成功し、論文発表した(PCCP誌)。本研究で提案する新理論に基づいて基づく任意の電子励起固有状態の計算を実行できるようなユーザーフレンドリーなプログラムOMBOの開発を目指して、CASTEPなどの既存のプログラムとの比較を行いながら、TOMBOのブラッシュアップを図っている。昨年度は、予定通り、TOMBOの別バージョンとして完成していた自己無撞着GWΓ法のプログラムを TOMBOの最新バージョンに移植することに成功した。また、TiO2結晶にC,Nを同時ドープすることによりバンドギャップが可視光吸収域に縮まることをTOMBOのGW計算で明らかにし、論文発表した(Comp. Mat. Sci.誌)。さらに、従来のGW+BSE法で無視されてきた2次の交換項の寄与を複数の分子で計算し、その効果の大きさを論文発表（Phys. Rev. B誌）、銅の金属スラブ表面付近の真空領域における誘電関数の振る舞いをTOMBOで第一原理計算し、金属表面付近の顕著な電場増強効果を明らかにし、論文発表した（J. Phys. Soc. Jpn.誌）。

This study may be applied to arbitrary excited states of electrons in "Zhang Quasiparticle Theory"(J. Chem. Phys.),"Kohn-Sham Theory"(Phys. Rev. B (Letter), the theoretical basis of the book. Last year, the content of this article was published in the 27th volume of "Fundamental Principles of Physics"(published by the Communist Party of China). In this paper, GW+BSE calculation of X-ray emission process (resonant non-resonant X-ray scattering) based on the theory of molecular interaction between CH4, NH3, H2O, CH3OH and inner shell electrons is successfully performed. The new theory proposed in this paper is based on the calculation of the intrinsic state of arbitrary electron excitation. The development of OMBO is pointed out. The comparison between CASTEP and existing OMBO is carried out. The calculation of TOMBO is carried out. Last year, we successfully completed TOMBO's latest project migration without crashing GW's project. C,N in TiO2 crystals are calculated simultaneously. Sci.). In addition, the GW+BSE method has been used to calculate the number of molecules associated with the second order exchange term, and the results have been reported (Phys. Rev. B). The first principle calculation of the induced current in the vacuum field near the surface of copper has been carried out. The results of the enhancement of the electric field near the surface of metal have been reported (J. Phys. Soc. Jpn.).