理学部 理学科
理論・計算・情報化学を用いて『ものづくり』に貢献できることを目指しています。そのために、物理・化学シミュレーションに加え、機械学習のようなデータサイエンス手法の活用についても研究しています。
2025/05/21 更新
理論・計算・情報化学を用いて『ものづくり』に貢献できることを目指しています。そのために、物理・化学シミュレーションに加え、機械学習のようなデータサイエンス手法の活用についても研究しています。
博士(工学) ( 2006年3月 東京大学 )
情報化学
計算化学
理論化学
ナノテク・材料 / 基礎物理化学
自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理
情報通信 / 計算科学
ナノテク・材料 / 複合材料、界面
ナノテク・材料 / エネルギー化学
ナノテク・材料 / グリーンサステイナブルケミストリー、環境化学
ナノテク・材料 / 高分子化学
ナノテク・材料 / 構造材料、機能材料
Emi Kino, Makito Takagi, Takumi Naito, Masanori Tachikawa, Koichi Yamashita, Tomomi Shimazaki
Physical Chemistry Chemical Physics 27 ( 14 ) 7429 - 7439 2025年4月
Development of Hessian calculation using the combined plane wave and localized basis sets method and its application to adsorption of a water molecule on Pt(111) surface 査読
Hiroki Sakagami, Makito Takagi, Takayoshi Ishimoto, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Molecular Catalysis 572 114791 - 114791 2025年2月
Inclusion of Gold Ion in Tiara-Like Nickel Hexanuclear Nanoclusters 査読
Kana Takemae, Shiho Tomihari, Takumi Naitou, Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Tokuhisa Kawawaki, Masanori Tachikawa, Yuichi Negishi
Nanoscale 3721 - 3727 2025年
A theoretical study on muoniated N-heterocyclic carbenes using path integral molecular dynamics 査読
Satoshi Orikono, Kazuaki Kuwahata, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
The Journal of Chemical Physics 161 ( 18 ) 184305 2024年11月
One-dimensional C60 Arrays in Noncovalent Benzidine Networks 査読
Takatsugu Wakahara, Chika Hirata, Dorra Mahdaoui, Kazuko Fujii, Yoshitaka Matsushita, Osamu Ito, Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Shinjiro Yagyu, Yubin Liu, Yoshiyuki Nakajima, Takuro Nagai, Kazuhito Tsukagoshi
Carbon 119838 - 119838 2024年11月
Metal single-atom interaction with graphitic C3N4 surface based on density functional theory calculations and linear regression analysis 査読
Adie Tri Hanindriyo, Makito Takagi, Yuto Tanaka, Tokuhisa Kawawaki, Yuichi Negishi, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Chemical Physics 112478 - 112478 2024年10月
Zhuowei Li, Takahiro Tsuneyuki, Rajendra Prasad Paitandi, Takumi Nakazato, Masahiro Odawara, Yusuke Tsutsui, Takayuki Tanaka, Yoshihiro Miyake, Hiroshi Shinokubo, Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Katsuaki Suzuki, Hironori Kaji, Samrat Ghosh, Shu Seki
Journal of the American Chemical Society 23497 - 23507 2024年8月
Theoretical study of short-range exchange interaction based on semiconductor dielectric function model toward time-dependent dielectric density functional theory. 査読 国際誌
Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
The Journal of chemical physics 161 ( 1 ) 014107 2024年7月
Yu Ichinose, Osamu Kobayashi, Tomomi Shimazaki, Shuichi Hiraoka, Masanori Tachikawa
The Journal of Physical Chemistry C 128 ( 25 ) 10643 - 10649 2024年6月
Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Osamu Kobayashi, Takayoshi Ishimoto, Masanori Tachikawa
Physical Chemistry Chemical Physics 1772 - 1777 2024年
Kazuki Tatenuma, Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Bulletin of the Chemical Society of Japan 97 ( 1 ) uoad009 2024年
Time-dependent dielectric density functional theory predictions for excited-state molecular properties using neural networks guided by lower-level quantum chemistry 査読
Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Chemical Physics Letters 829 140744 - 140744 2023年10月
Takumi Naito, Makito Takagi, Masanori Tachikawa, Koichi Yamashita, Tomomi Shimazaki
The Journal of Physical Chemistry Letters 14 6695 - 6701 2023年7月
Mio Takakuwa, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki, Yusuke Kanematsu, Takayoshi Ishimoto, Motoyasu Adachi, Masanori Tachikawa
Bulletin of the Chemical Society of Japan 96 ( 7 ) 711 - 716 2023年7月
Kazuma Nasu, Hiroki Sakagami, Yusuke Kanematsu, David S. Rivera Rocabado, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Takayoshi Ishimoto
AIP Advances 13 ( 6 ) 065305 2023年6月
Stability and bonding nature of positronic lithium molecular dianion. 査読 国際誌
Shumpei Ito, Daisuke Yoshida, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
The Journal of Chemical Physics 158 ( 20 ) 204303 2023年5月
Yuki Akinaga, Tokuhisa Kawawaki, Hinano Kameko, Yuki Yamazaki, Kenji Yamazaki, Yuhi Nakayasu, Kosaku Kato, Yuto Tanaka, Adie Tri Hanindriyo, Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Akira Yamakata, Yuichi Negishi
Advanced Functional Materials 33 2303321 2023年5月
Moe Murata, Takuya Koide, Osamu Kobayashi, Shuichi Hiraoka, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
The Journal of Physical Chemistry B 127 ( 1 ) 328 - 334 2023年
Sota Funaki, Tokuhisa Kawawaki, Tomoshige Okada, Kana Takemae, Sakiat Hossain, Yoshiki Niihori, Takumi Naitou, Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Soichi Kikkawa, Seiji Yamazoe, Masanori Tachikawa, Yuichi Negishi
Nanoscale 15 ( 11 ) 5201 - 5208 2023年
Takumi Naito, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
RSC Advances 12 ( 53 ) 34685 - 34693 2022年
Development of anharmonic vibrational structure theory using backflow transformation 査読
Kiriko Ishii, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Yukiumi Kita
Chemical Physics Letters 787 139263 - 139263 2022年
Yuka Kimura, Yusuke Kanematsu, Hiroki Sakagami, David S. Rivera Rocabado, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Takayoshi Ishimoto
The Journal of Physical Chemistry A 126 ( 1 ) 155 - 163 2022年
Kiriko Ishii, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Yukiumi Kita
Chemistry Letters 51 ( 3 ) 342 - 344 2022年
Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
ACS Omega 7 ( 12 ) 10372 - 10381 2022年
Takatsugu Wakahara, Kahori Nagaoka, Chika Hirata, Kun'ichi Miyazawa, Kazuko Fujii, Yoshitaka Matsushita, Osamu Ito, Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Yoshiki Wada, Shinjiro Yagyu, Yubin Liu, Yoshiyuki Nakajima, Kazuhito Tsukagoshi
RSC Advances 12 ( 30 ) 19548 - 19553 2022年
Theoretical study of the effect of nonlocal short-range exchange on calculations of molecular excitation energies in the dielectric screened-exchange method 査読
Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Chemical Physics Letters 802 139740 - 139740 2022年
Daisuke Yoshida, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Physical Chemistry Chemical Physics 24 ( 43 ) 26898 - 26907 2022年
Miku Furushima, Makito Takagi, Daisuke Yoshida, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Physical Chemistry Chemical Physics 25 ( 1 ) 625 - 632 2022年
A theoretical study on solvatofluorochromic asymmetric thiazolothiazole (TTz) dyes using dielectric-dependent density functional theory 査読
Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Physical Chemistry Chemical Physics 23 ( 37 ) 21078 - 21086 2021年
Positron Binding and Annihilation Properties of Amino Acid Systems 査読 国際誌
Maya Ozaki, Daisuke Yoshida, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
ACS Omega 6 ( 44 ) 29449 - 29458 2021年
Role of OH Termination in Mitigating Friction of Diamond-like Carbon under High Load: A Joint Simulation and Experimental Study 査読
Yang Wang, Kentaro Hayashi, Yusuke Ootani, Shandan Bai, Tomomi Shimazaki, Yuji Higuchi, Nobuki Ozawa, Koshi Adachi, Maria-Isabel De Barros Bouchet, Jean Michel Martin, Momoji Kubo
Langmuir 37 ( 20 ) 6292 - 6300 2021年
Miku Furushima, Daisuke Yoshida, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
Physical Chemistry Chemical Physics 23 ( 38 ) 21512 - 21520 2021年
Maho Nakata, Tomomi Shimazaki, Masatomo Hashimoto, Toshiyuki Maeda
Journal of Chemical Information and Modeling 60 ( 12 ) 5891 - 5899 2020年
Terahertz Spectroscopy for Characterization of Hydrogen Bonding and Cross-linked Structure Dynamics in Polyurethane 査読
Hiromichi Hoshina, Yuichi Saito, Takumi Furuhashi, Tomomi Shimazaki, Manabu Sawada, Yasunori Hioki, Chiko Otani
Journal of Infrared Millimeter and Terahertz waves 41 ( 3 ) 265 - 275 2020年
Theoretical study on mesoscopic-size impurity effects in the charge separation process of organic photocells 査読
Tomomi Shimazaki, Motomichi Tashiro, Takahito Nakajima
Physical Chemistry Chemical Physics 20 ( 21 ) 14846 - 14854 2018年
A theoretical study on hot charge-transfer states and dimensional effects of organic photocells based on an ideal diode model 査読
Tomomi Shimazaki, Takahito Nakajima
Physical Chemistry Chemical Physics 19 ( 19 ) 12517 - 12526 2017年
Group molecular orbital approach to solve the Huzinaga subsystem self-consistent-field equations 査読
Tomomi Shimazaki, Kazuo Kitaura, Dmitri G. Fedorov, Takahito Nakajima
Journal of Chemical Physics 146 ( 8 ) 2017年
PubChemQC Project: A Large-Scale First-Principles Electronic Structure Database for Data-Driven Chemistry 査読
Maho Nakata, Tomomi Shimazaki
Journal of Chemical Information and Modeling 57 ( 6 ) 1300 - 1308 2017年
Theoretical study on the cooperative exciton dissociation process based on dimensional and hot charge-transfer state effects in an organic photocell 査読
Tomomi Shimazaki, Takahito Nakajima
Journal of Chemical Physics 144 ( 23 ) 2016年6月
Application of the dielectric-dependent screened exchange potential approach to organic photocell materials 査読
Tomomi Shimazaki, Takahito Nakajima
Physical Chemistry Chemical Physics 18 ( 39 ) 27554 - 27563 2016年
Gaussian-based range-separation approach on Hartree-Fock exchange interaction and second-order perturbation theory 査読
Tomomi Shimazaki, Takahito Nakajima
Chemical Physics Letters 647 132 - 138 2016年
Theoretical study of a screened Hartree-Fock exchange potential using position-dependent atomic dielectric constants 査読
Tomomi Shimazaki, Takahito Nakajima
Journal of Chemical Physics 142 ( 7 ) 2015年2月
Theoretical study of exciton dissociation through hot states at donor-acceptor interface in organic photocell 査読
Tomomi Shimazaki, Takahito Nakajima
Physical Chemistry Chemical Physics 17 ( 19 ) 12538 - 12544 2015年
Developing a high-performance quantum chemistry program with a dynamic scripting language 査読
Tomomi Shimazaki, Masatomo Hashimoto, Toshiyuki Maeda
Proceedings of the 3rd International Workshop on Software Engineering for High Performance Computing in Computational Science and Engineering - SE-HPCCSE '15 2015年
Gaussian-based cutoff scheme on Hartree-Fock exchange term of dielectric-dependent potential 査読
Tomomi Shimazaki, Takahito Nakajima
Chemical Physics Letters 634 83 - 87 2015年
Communication: Different behavior of Young's modulus and fracture strength of CeO2: Density functional theory calculations 査読
Ryota Sakanoi, Tomomi Shimazaki, Jingxiang Xu, Yuji Higuchi, Nobuki Ozawa, Kazuhisa Sato, Toshiyuki Hashida, Momoji Kubo
Journal of Chemical Physics 140 ( 12 ) 2014年3月
Density functional theory analysis of methanation reaction of CO2 on Ru nanoparticle supported on TiO2 (101) 査読
Satoshi Akamaru, Tomomi Shimazaki, Momoji Kubo, Takayuki Abe
Applied Catalysis A-General 470 405 - 411 2014年
Dielectric-dependent screened Hartree-Fock exchange potential and Slater-formula with Coulomb-hole interaction for energy band structure calculations 査読
Tomomi Shimazaki, Takahito Nakajima
Journal of Chemical Physics 141 ( 11 ) 2014年
Range-Separation Density-Fitting Band Structure Calculation with Gaussian Auxiliary Function 査読
Tomomi Shimazaki, Taichi Kosugi, Takahito Nakajima
Journal of Physical Society of Japan 83 ( 5 ) 2014年
Controlling Formation of Single-Molecule Junctions by Electrochemical Reduction of Diazonium Terminal Groups 査読
Thomas Hines, Ismael Diez-Perez, Hisao Nakamura, Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai, Nongjian Tao
Journal of American Chemical Society 135 ( 9 ) 3319 - 3322 2013年
Efficient density functional theory calculations with weak hydrogen quantum effect: Electron density analysis 査読
Tomomi Shimazaki, Momoji Kubo
Chemical Physics Letters 525-26 134 - 139 2012年
Fate of methanol molecule sandwiched between hydrogen-terminated diamond-like carbon films by tribochemical reactions: tight-binding quantum chemical molecular dynamics study 査読
Kentaro Hayashi, Seiichiro Sato, Shandan Bai, Yuji Higuchi, Nobuki Ozawa, Tomomi Shimazaki, Koshi Adachi, Jean-Michel Martin, Momoji Kubo
Faraday Discussions 156 137 - 146 2012年
Density functional theory study on quasi-three-dimensional oxidized platinum surface: phase transition between alpha-PtO2-like and beta-PtO2-like structures 査読
Tomomi Shimazaki, Toshiya Suzuki, Momoji Kubo
THEORETICAL CHEMISTRY ACCOUNTS 130 ( 4-6 ) 1031 - 1038 2011年12月
Tribochemical Reaction Dynamics Simulation of Hydrogen on a Diamond-like Carbon Surface Based on Tight-Binding Quantum Chemical Molecular Dynamics 査読
Kentaro Hayashi, Kotoe Tezuka, Nobuki Ozawa, Tomomi Shimazaki, Koshi Adachi, Momoji Kubo
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 115 ( 46 ) 22981 - 22986 2011年11月
Analytical energy gradient of Gaussian and Fourier transform (GFT) method for periodic condensed systems 査読
Tomomi Shimazaki, Momoji Kubo
CHEMICAL PHYSICS LETTERS 503 ( 4-6 ) 316 - 321 2011年2月
Communication: The reason why +c ZnO surface is less stable than -c ZnO surface: First-principles calculation 査読
Seitaro Ito, Tomomi Shimazaki, Momoji Kubo, Hideomi Koinuma, Masatomo Sumiya
Journal of Chemical Physics 135 ( 24 ) 2011年
Energy band structure calculations based on screened Hartree-Fock exchange method: Si, AlP, AlAs, GaP, and GaAs 査読
Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 132 ( 22 ) 2010年6月
On the Brillouin-Zone Integrations in Second-Order Many-Body Perturbation Calculations for Extended Systems of One-Dimensional Periodicity 査読
Tomomi Shimazaki, So Hirata
INTERNATIONAL JOURNAL OF QUANTUM CHEMISTRY 109 ( 13 ) 2953 - 2959 2009年11月
Fast second-order many-body perturbation method for extended systems 査読
So Hirata, Tomomi Shimazaki
PHYSICAL REVIEW B 80 ( 8 ) 2009年8月
A Theoretical Study of Molecular Conduction. V. NEGF-Based MP2 Approach 査読
Tomomi Shimazaki, Koichi Yamashita
INTERNATIONAL JOURNAL OF QUANTUM CHEMISTRY 109 ( 9 ) 1834 - 1840 2009年8月
First principles band structure calculations based on self-consistent screened Hartree-Fock exchange potential 査読
Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 130 ( 16 ) 2009年4月
Chemical Synthesis and Properties of 5-Taurinomethyluridine and 5-Taurinomethyl-2-thiouridine 査読
Toshihiko Ogata, Tomomi Shimazaki, Tadashi Umemoto, Shinya Kurata, Takashi Ohtsuki, Tsutomu Suzuki, Takeshi Wada
JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 74 ( 6 ) 2585 - 2588 2009年3月
Electronic Structure Calculations under Periodic Boundary Conditions Based on the Gaussian and Fourier Transform (GFT) Method 査読
Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai
JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION 5 ( 1 ) 136 - 143 2009年1月
Band structure calculations based on screened Fock exchange method 査読
Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai
CHEMICAL PHYSICS LETTERS 466 ( 1-3 ) 91 - 94 2008年11月
Modified uridines with c5-methylene substituents at the first position of the tRNA anticodon stabilize U center dot G wobble pairing during decoding 査読
Shinya Kurata, Albert Weixlbaumer, Takashi Ohtsuki, Tomomi Shimazaki, Takeshi Wada, Yohei Kirino, Kazuyuki Takai, Kimitsuna Watanabe, V. Ramakrishnan, Tsutomu Suzuki
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 283 ( 27 ) 18801 - 18811 2008年7月
Theoretical study of the lineshape of inelastic electron tunneling spectroscopy 査読
Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai
PHYSICAL REVIEW B 77 ( 11 ) 2008年3月
Bias voltage dependence on the vibronic electric current 査読
Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai
PHYSICAL REVIEW B 77 ( 7 ) 2008年2月
A theoretical study of molecular conduction: IV. A three-terminal molecular device 査読
Tomomi Shimazaki, Koichi Yamashita
NANOTECHNOLOGY 18 ( 42 ) 2007年10月
Tomomi Shimazaki, Yongqiang Xue, Mark A. Ratner, Koichi Yamashita
The Journal of Chemical Physics 124 ( 11 ) 114708 - 114708 2006年3月
Tomomi Shimazaki, Koichi Yamashita
International Journal of Quantum Chemistry 106 ( 4 ) 803 - 813 2006年
A theoretical study of molecular conduction. II. A Hartree-Fock approach to transmission probability 査読
Tomomi Shimazaki, Hitoshi Maruyama, Yoshihiro Asai, Koichi Yamashita
The Journal of Chemical Physics 123 ( 16 ) 164111 - 164111 2005年10月
Theoretical Rate Constants of Super-Exchange Hole Transfer and Thermally Induced Hopping in DNA 査読
Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai, Koichi Yamashita
The Journal of Physical Chemistry B 109 ( 3 ) 1295 - 1303 2005年1月
Group Molecular Orbital Method and Python-Based Programming Approach
Tomomi Shimazaki
Recent Advances of the Fragment Molecular Orbital Method 589 - 600 2021年1月
Hiromichi Hoshina, Yuichi Saito, Takumi Furuhashi, Tomomi Shimazaki, Manabu Sawada, Yasunori Hioki, Chiko Otani
2019 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz) 2019年9月
密度汎関数理論(DFT)に基づいたRu/TiO2触媒の反応解析に関する理論研究 ~CO2ベンド吸着構造~
島崎智実, 赤丸悟士, 阿部孝之, 久保百司
富山大学水素同位体科学研究センター研究報告 31 1 2012年4月
分子エレクトロニクス基礎理論の最近の展開 ――熱散逸を伴う非平衡伝導問題を中心にして
浅井美博, 中村恒夫, 島崎智実
固体物理, 46 ( 12 ) 777 - 789 2011年12月
Tomomi Shimazaki, Yoshihiro Asai
Fourier Transforms - Approach to Scientific Principles 2011年4月
Electron correlation in solids: delocalized and localized orbital approaches
S. Hirata, O. Sode, M. Keceli, T. Shimazaki
Accurate Condensed-Phase Quantum Chemistry 129 2010年9月
Vibronic Mechanism for Charge Transport and Migration Through DNA and Single Molecules
Y. Asai, T. Shimazaki
Charge Migration in DNA: Physics, Chemistry, and Biology Perspectives 121 2007年9月
Ab Initio量子化学計算に基づいた単一有機分子の電気伝導
ナノ学会会報 4 83 2006年10月
燃料電池触媒層の物質輸送機構解明に向けた、マルチスケール計算技術構築とその活用
2023年 - 2025年
文部科学省、スーパーコンピュータ「富岳」成果創出加速プログラム
担当区分:研究分担者
Giant CISS物質: 界面陽電子・電子の全運動量制御
2023年
科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業CREST
担当区分:連携研究者
第一原理計算およびデバイス・モデルによる非フラーレン・アクセプター材料の機能 解明
2022年4月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
鉛フリー・アロイ化錫ペロブスカイト・タンデム太陽電池の国際共同研究開発
2021年 - 2024年
産業技術総合開発機構(NEDO)
担当区分:研究分担者
第一原理計算に基づいた有機薄膜太陽電池の励起子拡散プロセス改善
研究課題/領域番号:18K05051 2018年4月 - 2021年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
島崎 智実
配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )
第一原理計算による電子・ホール分離過程の有機薄膜太陽電池シミュレーション
研究課題/領域番号:15K05403 2015年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
島崎 智実
配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )
有機薄膜太陽電池は、低い製造コスト、薄くて軽い構造、柔軟性、デザインなどのために、有望な再生可能エネルギーとして注目を集めている。しかしながら、有機薄膜太陽電池の電力変換効率は、無機デバイスと比較して低い。有機薄膜太陽電池の性能を向上させるためには、メカニズムをより深く知る必要がる。そのために、hot CT状態効果を用いた電荷分離過程扱うための理論的方法を報告した。また、CT状態を扱う手法をダイオードモデルに統合し、短絡電流、開回路電圧などの有機光電池デバイスのいくつかのデバイス特性を計算した。こららの研究から、hot CT状態が有機薄膜太陽電池の性能に強い影響を与えることを明らかにした。
大規模系のための水素の量子効果を含む第一原理量子化学法の開発と応用
研究課題/領域番号:24550005 2012年4月 - 2015年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
島崎 智実
配分額:5070000円 ( 直接経費:3900000円 、 間接経費:1170000円 )
本研究において弱い水素の量子効果を効率的に計算できる手法を開発した。水素の量子効果とBorn-Oppenheimer近似との差は、短距離の一電子ポテンシャルの形で表されることを見いだした。本研究では、弱い水素の量子効果を持つDFT法に特に注力して研究を行った。加えて、水素の量子効果がもたらす複雑な計算結果について、電子密度の点から解析を行った。
ab-initio法に基づいたBS触媒活性に関する理論研究
2011年4月 - 2012年3月
富山大学、富山大学水素同位体科学研究センター 一般共同研究A
担当区分:研究代表者
第一原理分子動力学法に基づくトライボ反応シミュレータの開発と自動車用潤滑剤の設計
研究課題/領域番号:22360065 2010年 - 2012年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
久保 百司, 島崎 智実
配分額:12350000円 ( 直接経費:9500000円 、 間接経費:2850000円 )
近年、省エネルギー対策、地球温暖化対策に対する強い要請から、摩擦・摩耗・潤滑、いわゆるトライボロジーに関する社会的要求が厳しさを増している。具体的に自動車業界では、エンジン出力エネルギーの約30%が摩擦に消費されていることから、エンジンオイル用フリクション低減剤、摩耗防止剤の高性能化によるエンジン摺動部の低摩擦化・高耐摩耗性化の実現が社会的に急務の課題となっている。特に上記課題には迅速な対応が求められることから、実験研究に加え、理論的添加剤設計手法の確立が望まれている。そこで本研究では、経験的なパラメータを使用せずに電子状態計算を行うことが可能な第一原理計算手法に基づき、トライボ反応ダイナミクスを解明することが可能なトライボ反応シミュレータの開発を目的とした。また、近年の実験研究により、摩擦下における電子放出、いわゆるエキソエレクトロン現象がトライボケミカル反応に大きな影響を与えることが知られている。そこで本研究ではエキソエレクトロン現象を解明可能な第一原理分子動力学シミュレータの開発をも目的とした。
初年度は、当研究室で開発済みのGaussian & Fourier Transform(GFT)法に基づく第一原理分子動力学計算プログラムに対して、摩擦プロセスのシミュレーションが可能な機能を追加することで、第一原理分子動力学法に基づくトライボ反応シミュレータを開発した。具体的には、2枚の基板で挟まれた潤滑膜に対して、片方の基板のみをスライドさせることで、摩擦プロセスにおける化学反応シミュレーションを可能とした。さらに、開発プログラムを活用することで、ダイヤモンドライクカーボンの摩擦プロセスにおける電子状態ダイナミクスを解明することに成功した。その結果、ダイヤモンドライクカーボンを水素終端することで、低摩擦を実現できることを明らかにした。
ガウス基底・フーリエ変換法に基づいた第一原理分子動力学法の研究
研究課題/領域番号:21850002 2009年 - 2010年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援 研究活動スタート支援
島崎 智実
配分額:1911000円 ( 直接経費:1470000円 、 間接経費:441000円 )
本研究では研究代表者がこれまで開発を行ってきたGaussian & Fourier Transform(GFT)法を第一原理分子動力学法を実行できるように拡張し、凝集系シミュレーションを行った。この研究を遂行するために、GFT法の解析的微分法の理論を導出し、プログラムに実装した。ここで、大規模なシミュレーションを実行するために、プログラムにOpenMPおよびMPIを利用した混合並列化を施した。そして、開発したプログラムを用いて常温常圧のバルク水の第一原理分子動力学シミュレーションを実行し、水素の量子効果がバルク水を議論する上で重要であることを議論した。また、GFT 法の枠組みの中でhybrid-密度汎関数(DFT)法を検討し、新たなに遮蔽Hartree-Fock交換ポテンシャル法を提案した。提案した遮蔽Hartree-Fock交換ポテンシャル法は、従来の局所密度近似(LDA)や一般化勾配近似(GGA)が抱えていた半導体のバンドギャップを過小評価する問題点を解消できることを示した。さらに、遮蔽Hartree-Fock交換ポテンシャル法はhybird-DFT法の物理的解釈を与える上でも重要であることを議論した。