界面計算科学グループ (旧 MANA ナノシステム計算科学グループ)

電池や触媒の中で電子や原子・分子がどのように振舞っているか?どうコントロールするか?を知ることは、今日のエネルギー環境技術の最重要課題となっています。そして、その基本過程はどちらも固体と液体の界面における酸化還元・電子移動反応とイオン反応で統一的に捉えることができます。界面計算科学(Interface Computational Science:IFCS)グループは、電子・原子を記述可能な密度汎関数理論(DFT)や多体摂動理論(MBPT)と液体のマクロな振舞いを記述できる近似を組み合わせ、「京」コンピュータ等を利用しながら、この電池・触媒の中で起こっている電子・原子の未知の振舞いを明らかにし、それらのエネルギー変換効率向上に向けた材料・システム設計の提案を行うことを目標に研究を行っています。

専門分野・研究対象

1. 新規な第一原理計算手法・技術の開発

酸化還元・電子移動反応自由エネルギー計算(DFT x Marcus理論)、化学反応自由エネルギー計算(Blue-moonアンサブル)、ファンデアワールス力を考慮した汎関数開発(vdw-DF2-B86R)、バイアス印加計算(ESM法) 、多体摂動論手法(GW)、ハイスループットDFT計算技術、「京」コンピュータ高効率利用など。



2. 固液界面・固固界面現象の第一原理計算解析

界面構造、界面電子状態、界面水素結合、電気二重層、空間電荷層、界面分極、界面被膜などの界面特有の性質の解明。
水分解 (酸素発生、水素発生) 、酸素還元、電解質酸化還元分解、ラジカル発生、被膜成長、イオン輸送、触媒反応などの現象の解明と、これらに関する原子スケール理論の構築


3. 電池・触媒反応の原子スケール機構の解明と高効率材料・システムの設計

 リチウムイオン電池、ポストリチウムイオン電池 (ナトリウムイオン電池、全固体電池、多価イオン電池、空気電池) 、ペロブスカイト太陽電池、色素増感太陽電池、金属担持酸化物触媒、炭素系電極触媒、光触媒 (TiO2系など) の原子スケール機構の解明と高効率化への提案。


お問い合わせ先

界面計算科学グループ
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E-Mail: TATEYAMA.Yoshitaka=nims.go.jp([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人物質・材料研究機構
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