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放射光科学研究

放射光科学研究 | 量子シミュレーション研究G

掲載日:2019年5月7日更新
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放射光科学研究センター
リーダー 坂井 徹

研究内容

-量子ビーム測定技術と連携した最新の解析手法の開発で、量子ビームの利用可能性を広げる-

  • 第一原理分子動力学法を用いた化学反応の研究
    第一原理分子動力学に基づいた化学反応のシミュレーション法を開発し、水溶液の構造と物性、触媒の反応機構等の解明を行っている。
  • 遷移金属酸化物における共鳴非弾性X線散乱の理論的研究
    銅酸化物高温超伝導物質等の遷移金属酸化物における電子状態を数値的手法である厳密対角化法等を用いて明らかにしていき、共鳴非弾性X線散乱や光電子分光等のスペクトルを理論予測する。
  • 強相関電子系における共鳴非弾性X線散乱の理論的研究
    SPring-8等の放射光施設では、共鳴非弾性X線散乱(RIXS)という実験手法を用いて、高温超伝導体などの電子相関の強い物質に対して電子の励起スペクトルが盛んに観測されています。そこで、観測されたRIXSのスペクトルを精密に計算した電子構造を用いて 理論的に解析し、電子の微視的な励起過程を明らかにしています。
  • 量子スピン系の超大規模数値シミュレーションによる研究
    高温超伝導の起源として注目される量子スピン液体状態が実現する量子スピン系として、カゴメ格子反強磁性体・三角格子反強磁性体・スピンナノチューブなどのフラストレーション系について、京コンピューターなどによる世界最大規模の数値対角化を用いて理論的に研究しています。

メンバー

坂井 徹 グループリーダー・客員研究員(兵庫県立大学大学院物質理学研究科 教授)
池田 隆司 研究統括
筒井 健二 上席研究員
野村 拓司 上席研究員・(兵庫県立大学連携大学院 客員准教授)
岡田 真由 実習生(兵庫県立大学理学部)
山田 怜史 実習生(兵庫県立大学理学部)

主な研究成果

 量子シミュレーション研究グループのウェブサイトはこちら

計算機

 科研費、NEDO予算等の外部資金により、総演算性能15.1 TFLOPS、総主記憶容量4.1 TB、Infiniband FDRによる内部高速ネットワークを備えたPCクラスタを整備し、研究開発および学生の教育に用いている。

主に利用している計算センター

  • 原子力科学研究所システム計算科学センター
  • 東京大学情報基盤センター
  • 東京大学物性研究所スーパーコンピューター
  • 京コンピューター

外部資金獲得研究課題

  • 科研費
    基盤研究(C) 遷移金属化合物の電荷・スピン励起と共鳴非弾性X線散乱の理論 (平成24~平成26)
    基盤研究(B) スピンナノチューブにおけるスピン・電荷・カイラリティが創る新しい量子現象の理論(平成23~平成26)
    新学術領域研究 高温高圧中性子実験で拓く地球の物質科学(平成20~平成25)
    特定領域研究 スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理:磁場下におけるスピン三重項超伝導相の物性(平成20~平成21)
    特定領域研究 強相関電子系のリング交換が引起す新奇な量子凝縮相の理論的・数値的探索(平成20~平成21)
    特定領域研究 100テスラ領域の強磁場スピン科学:新奇な量子スピンフロップ現象の観測を目指す理論的研究(平成20~平成21)
    特定領域研究 フラストレーションが創る新しい物性:カゴメ格子反強磁性体における新奇な異常量子現象の理論的・数値的研究(平成22~平成23)
    基盤研究(C) 共鳴非弾性X線散乱による遷移金属酸化物の電子励起の理論的研究(平成21~平成23)
    基盤研究(B) スピンナノチューブの異常量子現象の理論的・計算科学的研究(平成20~平成23)
    基盤研究(C) カゴメ格子反強磁性体のESR禁制遷移を利用したスピンギャップ観測の理論的研究(平成28-平成30)
    新学術領域研究 J-Physics:多極子伝導系の物理 フラストレーション系におけるスピン多極子秩序と新奇伝導の理論的数値的研究(平成28-平成29)
  • NEDO
    カソード触媒としての炭素ベース材料の触媒機能と材料特性の電子論的解明の研究開発(平成19~平成20)
    (北陸先端科学技術大学院大学からの再受託)
    カーボンアロイの触媒反応機構と材料特性の理論的解明の研究開発(平成20~平成22)
    (北陸先端科学技術大学院大学からの再受託)
    カーボンアロイ触媒の反応機構の理論的解明と反応性の理論的探索(平成22~平成24)
    (北陸先端科学技術大学院大学からの再受託)
    カーボンアロイ触媒の反応機構の理論的解明と反応性の理論的探索(平成24~平成27)
    (東京工業大学からの再受託)
  • JST TRIP
    研究領域「新規材料による高温超伝導基盤技術」:量子ビームによる鉄系高温超伝導の物性研究

最新の成果発信

 論文発表/解説・総説[PDFファイル/220KB]

受賞

  • 妹尾仁嗣、第2回凝縮系科学賞(2007年度)
  • 野村拓司、第12回日本物理学会論文賞(2007年度)
  • 妹尾仁嗣、第1回日本物理学会若手奨励賞(2007年度)
  • 野村拓司 2013 Highly Cited Article (Journal of the Physical Society of Japan)
    受賞論文:Y. Maeno, S. Kittaka, T. Nomura, S. Yonezawa, and K. Ishida: Evaluation of Spin-Triplet Superconductivity in Sr2RuO4, J. Phys. Soc. Jpn. 81, 011009 (2012).
  • 坂井徹 2015 Highly Cited Article (Journal of the Physical Society of Japan)
    受賞論文:K. Watanabe, H. Kawamura, H. Nakano and T. Sakai: Quantum Spin-Liquid Behavior in the Spin-1/2 Random Heisenberg Antiferromagnet on the Triangular Lattice, J. Phys. Soc. Jpn. 83, 034714 (2014).
  • 坂井徹 2016 Highly Cited Article (Journal of the Physical Society of Japan)
    受賞論文:H. Nakano and T. Sakai: Magnetization Process of the Spin-S Kagome-Lattice Heisenberg Antiferromagnet, J. Phys. Soc. Jpn. 84, 063705 (2015).

最近の研究成果

過去の成果一覧(pdf)

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