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計画研究A03 研究代表者

館山 佳尚（たてやま よしたか）
物質・材料研究機構 エネルギー・環境材料研究センター
センター長

専門分野

界面計算科学、第一原理統計力学計算、計算電気化学

関連する研究者

JALEM Randy　NIMS エネルギー・環境材料研究拠点 界面計算科学グループ・主任研究員
GAO Bo　NIMS エネルギー・環境材料研究拠点 界面計算科学グループ・NIMSポスドク研究員
LUONG Huu Duc　NIMS エネルギー・環境材料研究拠点 界面計算科学グループ・NIMSポスドク研究員

研究内容（概要）

我々は、実験による特定がいまだに困難な、固液界面および固固界面における、原子スケール構造、電子状態、化学反応、イオン輸送について、高精度な第一原理統計力学計算による構造決定・機構解明に一貫して取り組んできた。またアプリ開発等により「富岳」コンピュータなどの大規模スパコンの高効率利用を実現してきた。本研究では、ホモおよびヘテロ固固界面に特に着目し、まず第一原理計算レベルでの準安定界面構造探索手法を開発し、得られた準安定界面構造群に対して界面分極（電気二重層／空間電荷層）、化学反応性、イオン輸送、化学ポテンシャルを統計的に求め、バルクの性質とは異なる界面の特徴を抽出する。また開発手法を応用して非晶質系モデルを作成し、結晶ー非晶質の比較も行う。さらにバイアス印加のシミュレーションも検討する。これらの電子状態・イオン状態の計算結果をもとに、また固液界面と固固界面を共通理論で解析しながら、希薄系に対して体系化された既存の電気化学理論に対する修正を試み、より一般的な界面科学理論の構築を目指す。最終的には得られた知見を高度な蓄電固体デバイス設計に応用する。

ヘテロ固固界面構造の高効率サンプリング手法「ヘテロ界面CALYPSO法」の模式図

代表的な研究業績

  1. B. Gao, R. Jalem, Y. Ma, Y. Tateyama,
    Chem. Mater. 32, 85-96 (2020). DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b02311
  2. H.-K. Tian, R. Jalem, B. Gao, Y. Yamamoto, S. Muto, M. Sakakura, Y. Iriyama, Y. Tateyama,
    ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 54752-54762 (2020). DOI: 10.1021/acsami.0c16463
  3. B. Gao, R. Jalem, Y. Tateyama,
    ACS Appl. Mater. Interfaces 13, 11765-11773 (2021). DOI: 10.1021/acsami.0c19091

関連ウェブサイト

https://www.nims.go.jp/group/cs/

連絡先

TATEYAMA.Yoshitaka -at- nims.go.jp [-at-=@]

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