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大型分子コンダクタンスでの非断熱相互作用と電子相関の第一原理計算

大分子电导中非绝热相互作用和电子相关性的第一性原理计算

基本信息

批准号：
18041004
负责人：
中村恒夫
金额：
$ 2.82万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18041004/
关键词：
分子電気伝導非平衡グリーン関数ナノワイヤー

项目摘要

前年度に引き続き、Keldysh形式による非平衡グリーン関数法と第一原理計算手法として密度汎関数法を組み合わせた、ナノワイヤー、単一分子、有機界面などの電気伝導を計算するための手法の開発と実装を行った。従来の標準的第一原理計算は非常に計算コストがかかるため、特に単一分子電気伝導系に代表されるような低被覆率な場合や、今後応用が期待されているπ共役分子鎖やDNAなどの生体分子等、大型分子については、その適用が困難である。本研究では分子軌道展開による摂動法、埋め込みポテンシャル法、truncated MO空間の導入、など新規な手法を導入し、高速かつ大規模計算に適した手法と計算プログラムを得ることができた。さらに、電極サイズに対するオーダーNな自己エネルギー計算について、従来の手法では非物理的解が生じうることを計算により示し、安定的数値解を得るための条件式を導き、計算プログラムに実装を行った。また、電子-フォノン相互作用による非弾性散乱の効果も第一原理計算に取り込み、コンダクタン変化および非弾性トンネリング電子分光(IETS)シグナルを計算可能とする理論開発と適用も行った。今回は、金電極-金原子ワイヤーからなる系について、そのコンダクタンス、IETSシグナルを第一原理計算により求め、先行理論、実験との比較を行った。さらに、系の電極とコンタクトに対する2次元周期性、部分的1次元化が、コンダクタンスやIETS強度に重要な寄与を与えることが分った。その機構が、伝導電子波の縦方向の干渉効果(導波管効果)にあることを見出した。

The first principle calculation method is to calculate the non-equilibrium state of the molecular and organic interfaces. The standard first-principles calculations are very difficult to apply in the case of low coverage, especially in the case of single molecular conductivity systems, and in the future in the case of common molecular locks, DNA, and biological molecules. In this paper, we study the molecular orbital expansion method, the buried method, the introduction of truncated MO space, the introduction of new methods, the application of high-speed large-scale calculation methods and the calculation of top-class methods. In addition, the calculation of the electrode structure and the calculation of the electrode structure and the method of calculation are not physical solutions. The calculation shows that the stable numerical solution is obtained. The conditional expression is derived and the calculation is carried out. First principles calculations for the non-dispersive effects of electron-electron interactions are based on the theoretical development and application of electron spectroscopy (IETS). In this paper, the first principles calculation of gold electrode-gold atom system, IETS system, advance theory and comparison are carried out. In addition, the system of electrodes is related to two-dimensional periodicity, partial one-dimensional transformation, and two-dimensional transformation. The mechanism of transmission and transmission of electron waves in the direction of interference effect (waveguide effect)

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）

An efficient molecular orbital approach for self-consistent calculations of molecular junctions.

DOI：
10.1063/1.2388264
发表时间：
2006-11
期刊：
The Journal of chemical physics
影响因子：
0
作者：
Hisao Nakamura;K. Yamashita
通讯作者：
Hisao Nakamura;K. Yamashita

Systematic Study on Quantum Confinement and Waveguide Effects for Elastic and Inelastic Currents in Atomic Gold Wire

原子金线中弹性和非弹性电流的量子约束和波导效应的系统研究

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Nano Letters 8
影响因子：
0
作者：
Taro Uchida;Akira Yamakata and Masatoshi Osawa;山方啓;H. Nakamura and K. Yamashita
通讯作者：
H. Nakamura and K. Yamashita

Ab initio calculations of inelastic transport in atomic/molecular junctions and waveguide effects