スピン依存ファン・デル・ワールス密度汎関数の開発・応用と電子相関

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ファン・デル・ワースル(vdW)力と磁気的相互作用が共存する系を第一原理的に解析する手法として、スピン依存ファン・デル・ワールス密度汎関数の開発・改良を行ってきた。vdW-DFを用いて磁性系を扱う手法としてvdW-DF-SGC法を提案してきた。磁性系でのvdW-DFに補正される項として、スピン依存勾配補正(SGC)を以前より提案していたが、SGCは酸素分子系のような反強磁性結合が系の安定性に大きく寄与している系において、その引力を弱める方向に働くことがこれまでの研究で判明していた。この点に関して、より詳細な解析を行うため、磁性体Ni(111)表面へのグラフェンの吸着についてvdW-DF-SGC法を用いた調査を行い、SGCの効果は特に反強磁性物質において重要である点が確認された。この点は、他のスピン系vdW-DF法svdW-DFを用いた理論計算によっても明らかにすることができた。更に、vdW-DF-SGC法とsvdW-DF法の関係についても、これまでの計算を通して、明確化することに成功している。本手法はvdW力や磁性起因の弱い相互作用の評価に着目しており、原子間距離が比較的大きくなるような構造にも興味が持たれる。自発的に原子・結晶構造に変位をもつ強誘電体と磁性体との界面において、分極方向を変える程度の外部電場の印加を行うことで原子の大きな変位が起こり、結果として界面間の原子間距離が比較的大きくなる可能性がある。モデル化されたPtCo/ZnO 界面の理論的解析を行い、強誘電体と磁性体の界面において、非常に原子間距離の離れた界面構造が表われることが示唆された。この理論計算は、GGA計算を用いており、実際にvdW力の影響についても今後調査していく必要がある。