大規模分子シミュレーションによる高機能性光学物質の理論設計

使用大规模分子模拟的高功能光学材料的理论设计

• 批准号: 13J05320
• 负责人: 吉川 武司
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05320/
• 关键词: 線形スケーリング; 分割統治法; GPGPU; 共通のFermi準位; 並列計算; RI近似

本研究では、光機能性分子における発光メカニズムや励起緩和等をナノスケールレベルで解明することを目的としている。ナノスケールレベルで励起ダイナミクスを考慮するためには、非局所励起に対する大規模計算理論が必要である。そのため、申請者は第一原理計算を用いた高精度な解析を可能とするために、大規模励起状態計算法の確立と高速化を行った。昨年度までに、従来の線形スケーリング理論では適用が困難な大規模非局所励起状態計算の確立に成功した。具体的には、分極率の極が励起エネルギーに対応するという性質を利用して間接的に励起状態を求める方法である。ただし、この計算方法では分極率の極を求めるために、周波数に対する大量の分極率計算が必要となる。そこで、Green関数法を導入することによって、各周波数に対する計算コストを削減し、更なる高速化を行った。今年度においては、高い演算性能を持つgeneral processing units (GPUs)を利用したプログラムを作成することにより、大きなボトルネックとなっている基底状態計算の高速化を行った。また、並列化効率の低い自己無撞着場(SCF)計算に対して、近似的なFermi準位を決定するアルゴリズムを導入することにより、SCF計算の高並列化に成功した。

This study で は, optical functional molecular に お け る 発 light メ カ ニ ズ ム や excitation and ease を ナ ノ ス ケ ー ル レ ベ ル で interpret す る こ と を purpose と し て い る. ナ ノ ス ケ ー ル レ ベ ル で wound up ダ イ ナ ミ ク ス を consider す る た め に は, wound up by the に す seaborne る large-scale computing theory が necessary で あ る. そ の た め, the first principle calculation を applicants は い た high-precision な resolution を may と す る た め に, large-scale excitation state calculation method, high speed の established と を line っ た. Yesterday annual ま で に, 従 の linear ス ケ ー リ ン グ theory で は applicable が difficult な の established large-scale a wound up by the state computing に successful し た. Specific に は, polarization rate の が wound up エ ネ ル ギ ー に 応 seaborne す る と い う nature を USES し て indirect に excitation state を o め る method で あ る. The calculation methods of ただ ただ and <s:1> are で and <s:1>. The polar division rate is を to obtain めるために, and the frequency is に. For the calculation of する large quantities of <s:1> polar division rates, が is necessary となる. そ こ で, Green masato method を import す る こ と に よ っ て, each cycle number に す seaborne る computing コ ス ト を し cuts, more な る high speed line を っ た. Our に お い て は, high performance を い calculus つ general processing units (GPUs) を using し た プ ロ グ ラ ム を made す る こ と に よ り, big き な ボ ト ル ネ ッ ク と な っ て い る basal state line high speed computing の を っ た. Could promote behavior rate low の い ま た, tied for yourself without hit field (SCF) に し seaborne て, approximate な Fermi quasi a を decided す る ア ル ゴ リ ズ ム を import す る こ と に よ り, SCF calculation の high parallel に successful し た.

项目成果

GPUを用いた分割統治型電子状態計算の高速化

使用GPU加速分治电子态计算

• 发表时间: 2013
• 作者: 吉川武司;中井浩巳
• 通讯作者: 中井浩巳

動的分極率計算に基づく励起状態計算法 : 汎用アルゴリズムの開発

基于动态极化率计算的激发态计算方法：通用算法的开发

• 发表时间: 2013
• 作者: 野中祐太郎;吉川武司;中井浩巳
• 通讯作者: 中井浩巳

A divide-and-conquer method with approximate Fermi levels for parallel computations

一种用于并行计算的近似费米能级的分治法

• DOI: 10.1007/s00214-015-1650-6
• 发表时间: 2015
• 期刊: Theoretical and Computational Chemistry
• 作者: M. Okoshi;T. Atsumi;H. Nakai;Takeshi Yoshikawa and Hiromi Nakai
• 通讯作者: Takeshi Yoshikawa and Hiromi Nakai

Effect of Hartree-Fock exact exchange on intramolecular magnetic coupling constants of organic diradicals

• DOI: 10.1063/1.4905561
• 发表时间: 2015-01-14
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 4.4
• 作者: Cho, Daeheum;Ko, Kyoung Chul;Lee, Jin Yong
• 通讯作者: Lee, Jin Yong

Acceleration of large-scale calculation with GPGPU : hybrid of divide-and-conquer method and resolution-of-identity approximation

使用 GPGPU 加速大规模计算：分而治之法和恒等分辨率近似的混合

• 发表时间: 2013
• 作者: Takeshi Yoshikawa;and Hiromi Nakai
• 通讯作者: and Hiromi Nakai