ナノチューリング理論に基づく新物質構造の創生と物質機能の開拓

これまでに我々は，ナノスケールのチューリング・パターン形成には，３種類の原子間ポテンシャルが重要な役割を果たすことを明らかにした．これらを構成要素とする原子変位の時間発展方程式を導出し，チューリング・パターンを得るシミュレーション法を開発してきた．この方法をより現実の系に近く，より精度の高いシミュレーション法を確立するために，分子動力学法を用いた方法の開発を行った．NbSe2基板上のBi単原子膜を想定して，Bi-Bi間およびBi-Se間の原子間力（レナード・ジョーンズポテンシャル）を考慮した分子動力学シミュレーション法を開発した．はじめ２次元系のシミュレーション法を開発し，次いで３次元系のシミュレーションの開発も行った．予想される格子配置がシミュレーションで得られ，手法の妥当性が確認できた．第一原理計算によるシミュレーション開発も行った．Biについては，安定な薄膜構造が複数あることがこれまでの実験で確認されており，それぞれに対する第一原理計算を行った．先行研究では10BLまでしか計算されていなかったが，本研究で15BLまでの計算を行えるようになった．Bi原子膜を実験で調べるためには，基板上に配置する必要がある．しかしBiなど，トポロジーの観点から興味を持たれている物質では，原子膜の電子状態が基板の影響を大きく受け，従来知られていなかった効果を生み出す可能性がある．その具体的性質を調べるため，トポロジカルヘテロ構造Bi/BiSbの電子状態の性質を調べた．その結果，強い量子サイズ効果により，波動関数の長距離浸透（80nm以上）が起こることを明らかにした．

これまでに我々は，ナノスケールのチューリング・パターン形成には，３種類の原子間ポテンシャルが重要な役割を果たすことを明らかにした．これらを構成要素とする原子変位の時間発展方程式を導出し，チューリング・パターンを得るシミュレーション法を開発してきた．この方法をより現実の系に近く，より精度の高いシミュレーション法を確立するために，分子動力学法を用いた方法の開発を行った．NbSe2基板上のBi単原子膜を想定して，Bi-Bi間およびBi-Se間の原子間力（レナード・ジョーンズポテンシャル）を考慮した分子動力学シミュレーション法を開発した．はじめ２次元系のシミュレーション法を開発し，次いで３次元系のシミュレーションの開発も行った．予想される格子配置がシミュレーションで得られ，手法の妥当性が確認できた．第一原理計算によるシミュレーション開発も行った．Biについては，安定な薄膜構造が複数あることがこれまでの実験で確認されており，それぞれに対する第一原理計算を行った．先行研究では10BLまでしか計算されていなかったが，本研究で15BLまでの計算を行えるようになった．Bi原子膜を実験で調べるためには，基板上に配置する必要がある．しかしBiなど，トポロジーの観点から興味を持たれている物質では，原子膜の電子状態が基板の影響を大きく受け，従来知られていなかった効果を生み出す可能性がある．その具体的性質を調べるため，トポロジカルヘテロ構造Bi/BiSbの電子状態の性質を調べた．その結果，強い量子サイズ効果により，波動関数の長距離浸透（80nm以上）が起こることを明らかにした．