理論解析技術の開発
物質世界を紐解く理論計算/データ科学融合
物理法則を解き、現実世界を計算機内でシミュレートすることで、実験では見えない/分からない現象を解き明かすことができます。最先端の固体物理理論や独自の材料解析ソフトウェア開発に加え、機械学習などデータ科学との融合も行っています。
物質世界を記述する力学理論と解析技術開発
-支配方程式で旅する広大な物質空間-
世界最初の電子計算機ENIACが開発されて以降、コンピューターの演算能力は飛躍的発展を遂げました。今や数値シミュレーションによって現実世界の様々な現象を再現できるまでに至り、世界的に競争が加速する研究開発・製品設計に不可欠な科学・工学ツールとなっています。さらに、近年では、AI(Artificial Intelligence)や機械学習・深層学習などの情報科学と結びつくことで数値シミュレーション技術はあらゆる産業分野でますますその重要性を高めています。
私たちは、物質を構成する原子の配列や電子の結合状態を解析する分子動力学や第一原理量子力学解析、材料組織や欠陥構造を解析するフェーズフィールド法などのメゾスケール手法、応力場・ひずみ場からマクロ形状を設計する有限要素法などの先端理論解析技術を併用・統合することで、ナノ～マクロの視点から強度と機能の支配法則を解明するとともに、全スケールから物質機能を統合的に創出・設計する技術を開発しています。
関連論文
-
Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Shinichiro Minami, Takayuki Kitamura
Simplified evaluation of mechanical instability in large-scale atomic structures
Materials Science & Engineering A, 513-514, 166 (2009) -
Yoshitaka Umeno, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
Dislocation nucleation in a thin Cu film from molecular dynamics simulations: Instability activation by thermal fluctuations
Physical Review B, 82, 104108 (2010) -
Takahiro Shimada, Kenji Ouchi, Ichiro Ikeda, Yoshiyuki Ishii, Takayuki Kitamura
Magnetic instability criterion for spin-lattice systems
Computational Materials Science, 97, 216 (2015) -
Le Vab Lich, Takahiro Shimada, Jie Wang, Takayuki Kitamura
Instability criterion for ferroelectrics under mechanical/electric multi-fields: Ginzburg-Landau theory based modeling
Acta Materialia, 112, 1 (2016) -
Yu Wang, Jie Wang, Takayuki Kitamura, Hiroyuki Hirakata, Takahiro Shimada
Effective modeling of magnitude-fluctuated magnetization dynamics: Dynamic precursor effect in magnets
Physical Review B, 106, 094423 (2022)
物質設計に向けた新たな解析手法開発
非自明な電子状態に由来する特異な物性を理解するためには、既存のものとは異なる視点による解析が必要となる場合があります。 そのような中で、私たちは新たな物性の評価、解析手法の開発や提案を行い、物質設計の指針や指導原理の確立を目指しています。
関連論文
-
Susumu Minami, Itaru Sugita, Ryosuke Tomita, Hiroyuki Oshima, Mineo Saito
Group-theoretical analysis of two-dimensional hexagonal materials
Japanese Journal of Applied Physics 56, 105102, (2017) -
Susumu Minami, Fumiyuki Ishii, Motoaki Hirayama, Takuya Nomoto, Takashi Koretsune, Ryotaro Arita
Enhancement of the transverse thermoelectric conductivity originating from stationary points in nodal lines
Physical Review B 102, 205128 (2020)
