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フラーレン・ナノチューブ系ナノワイヤデバイスの超効率的理論設計法とその応用

基于富勒烯纳米管的纳米线器件超高效理论设计方法及其应用

基本信息

批准号：
09F09239
负责人：
青木百合子
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

平成23年度においては、非局在化したナノ系に高精度高効率で演算する手法を開発した。ナノチューブなどの強いπ電子系において、自動的に必要なπ軌道を自動認識してActive領域に取り込むOrbital Shift methodを構築した。Elongation法の計算過程で、非局在化したπ軌道など幾つかの状態だけは、局在化をする代わりにきちんと取り込む手法を導入し、高精度の全エネルギーが自動的に得られるように改良された。結果の確認として、カーボンナノチューブなどバンドギャップが殆どない系に対して、どれくらいのサイズまで高精度で演算できるかを試行演算を行なった。応用例として、末端にフラーレンやポルフィリンがポリアセチレンなどのπ共役系で連結されている系、ポルフィリンが平面で連結されたFused Ladder systemなどの強いπ電子非局在化系に対して演算可能かどうかも検討し、演算時間において改良の余地があるものの、全エネルギーの精度は2～4桁改善され、従来法で不可能な長さも演算可能となることがわかった。特に取り扱い困難なPure Crabonからなるナノチューブ系に適用し、10^<-7>a.u./atomの誤差を実現した。よって、電場下における全エネルギーの高次微分にも精度的に十分耐えうるものとなり、非線形光学特性計算が可能となった。別の応用として、ドナーとアクセプタが非局在化したワイヤの両端についたPush-Pull系に対して、中心部ワイヤのバンド構造を抽出できるように発展させている。例として、末端にフラーレンやポルフィリンがオリゴチオフェンやOTEなどのπ共役系で連結されている系やmeso-mesoおよびFused型のポルフィリンアレイに対して演算可能かどうかを確認したところ、結果は良好であるものの、ワイヤー部を十分長いサイズをとって計算する必要があることが判明している。

In 2013, the development of high-precision and high-efficiency calculation methods was carried out. In order to construct the Orbital Shift method, we need to recognize the π orbitals automatically. The calculation process of the Elongation method has been improved by introducing the non-local transformation of the π orbit into the state of the π orbit, and the local transformation of the π orbit into the state of the π orbit. The results show that the algorithm is accurate and can be used for trial calculation. For example, the end of the case, the end of the case. It is impossible to calculate the length of the algorithm. Special selection of Pure Crabon<-7>atom error is realized. The calculation of nonlinear optical properties is possible due to the high order differential accuracy of the optical properties under electric field. The Push-Pull system is used to extract and expand the structure of the central part of the body. For example, the terminal part of the π-service system is linked to the meso-meso and Fused type of the π-service system. The calculation may be confirmed. The result is good. The calculation is necessary.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Molecular design for donor-nanowire-acceptor photoelectric conversion materials by using elongation method

伸长法分子设计供体-纳米线-受体光电转换材料

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.Yang;O.Lododa;F.L.Gu;Y.Aoki
通讯作者：
Y.Aoki

Efficient algorithm for computing orbital energies within elongation method

在伸长法中计算轨道能量的高效算法

DOI：
10.1063/1.4771755
发表时间：
2012
期刊：
International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering 2009(ICCMSE 2009)
影响因子：
0
作者：
O. Loboda;F. L. Gu;A. Pomogaeva;M. Makowski;and Y. Aoki
通讯作者：
and Y. Aoki

ナノチューブ、フラーレン-ポルフィリンワイヤ系の高精度電子状態とNLO特性

纳米管和富勒烯-卟啉线系统的高精度电子态和非线性光学性质