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Last updated 2019-05-19 HOME > 研究室紹介

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界面計算科学(IFCS)グループ紹介


研究ターゲット:

(1)理論・計算・データ科学手法物理化学(電気化学、界面化学、光化学、溶液科学etc.)や酸化物・半導体界面物理に関する微視的理論の構築を目指した、密度汎関数理論(DFT)ベースの電子状態計算理論と統計力学を融合した先端的計算手法の開発・確立および先端的マルチスケール技術、データ駆動型AI技術を考慮したフレームワークの構築。

  • Marcus理論とDFT計算手法の融合による電子移動反応の取り扱い
  • 電気化学とDFT計算との融合による界面反応の取り扱い
  • DFTMDと熱力学的積分法などを組み合わせた化学反応自由エネルギー計算
  • vdW力等を考慮した高精度化DFTによる溶液・電解液計算
  • 界面インフォマティクス + 固体・液体材料インフォマティクス
  • 表面マイクロキネティクス
  • 「京」コンピュータの高効率利用を可能にするDFTサンプリングコード開発

(2)基礎科学物理化学(電気化学、界面化学、光化学、溶液科学etc.)、表面・界面科学、酸化物・半導体物理に関連する様々な素過程の第一原理計算解析による微視的機構解明。

  • 電気化学反応
  • 表面・界面科学反応
  • 酸化還元反応・電子移動反応
  • イオニクス
  • 触媒反応
  • 光化学反応
  • 電解液・電解質材料物性
  • 遷移金属酸化物物性
  • 層状化合物物性

(3)応用問題解決電池・触媒の理解・改良・新規開発に資するための第一原理電子状態計算を用いた解析。「京」コンピュータ・ポスト「京」の有効利用

  • Liイオン電池、Naイオン電池、Mgイオン電池、全固体電池(硫化物系&酸化物系)、空気電池など
  • 蓄電池材料物性(高濃度電解液、SEI膜、界面空間ー電荷層、アルカリ過剰正極活物質、劣化機構)
  • ペロブスカイト太陽電池(界面電荷移動・劣化機構)、色素増感太陽電池
  • 酸化物触媒、半導体電極触媒、自動車触媒、C1化学


特徴:

  • (国際性)NIMSの国際的な環境の中にIFCSグループはあります。周囲には外国人研究者も多く、日々の多くの議論が英語で行われます。研究グループ内も英語をデフォルト言語にしており、また外国人ビジターも多く、国際的環境にあふれています。(英語スキルのbrush-upにはとても良い環境です。当グループ在籍者は英語スキルが大きく向上しています。)
  • (学際性)NIMSの学際的な環境の中にIFCSグループはあります。NIMS GREEN, MANAの興味深い実験研究とスピーディーな共同研究が展開されています。(物質・材料科学の理解にはとても良い環境です。)
  • (理論・計算科学環境)IFCSグループには、現在第一線を張る研究者がスタッフとして在籍し、理論・計算・データ科学に関連する先端的な議論が日々なされています。また、「京」・ポスト「京」の国家プロジェクトにも深くコミットしています。第一原理計算関連の研究室としては国内有数の質を持っています。
  • (理論・計算科学指向)IFCSグループでは、海外研究者から見ても新規性がありかつ国内唯一の研究を目指して研究を遂行しています。従って単なる計算のエンドユーザーではなく、理論的考察を厭わない研究者の参加および共同研究に重点を置いています。国際的に渡り合うためのスキルアップという観点でみた場合、当グループは国内有数の環境にあると言えます。
  • (欧米著名研究者の滞在)実際、海外の多くの著名研究者がIFCSグループに長期短期に渡り滞在し、その後も様々な学会にて交流を深めております。例えばOrder-N法やwavelet基底法で有名なProf. Stefan Goedecker(Univ. Basel)は既に3度滞在し、共同研究を遂行しました。またMaximally-Localized Wannier法などで著名なProf. Nicola Marzari (EPFL)も2度滞在し、またTiO2光触媒・太陽電池の理論研究の第一人者であるProf. Annabella Selloni(Princeton Univ.)も滞在され、その後も学会等で多くの議論・交流を持っております。Blue-Moon ensembleや酸化還元電位計算手法の開発で著名なProf. Michiel Sprik (Univ. Cambridge)は来日のたびに最新の情報交換をしに当グループに立ち寄ってくれています。また最近ではカー・パリネロ法の開発者であるProf. Michele Parrinello (ETH Zurich)もIFCSグループに滞在しました。世界の一線級の理論計算科学研究者と頻繁に触れ合える環境という観点では国内随一を誇ると思われます。
  • (欧米著名研究者、アジア中堅研究者との交流)またNIMS滞在以外にも先端的理論研究を行っている多くの欧米研究者と交流しております。TDDFTの開発者Prof. Hardy Gross (MPI-Halle)などが挙げられます。また近年はアジアの中堅研究者との交流も広げております。たとえばProf. Jer-Lai Kuo (Academia Sinica, Taiwan), Prof. Yanming Ma (Jilin Univ., China)などが挙げられます。
  • (国内コミュニティでの活動)勿論IFCSグループは国内の物性計算コミュニティ、および分子科学コミュニティの両者に深く関わっており、また蓄電池や触媒に関連する様々な国家プロジェクトと関連しております。
  • (セミナー)NIMSには基礎理論・計算手法の細部を議論することを目的とした"Computational Materials Science (CMS) seminar"シリーズがあり、先端的な理論・計算科学研究を行っている方々に講演をお願いしています。館山GLはその創設メンバーの1人で、本活動は現在10年以上の歴史を持っております。そのログは別ページにてご参照ください。(工事中)