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公募研究A03 研究代表者

統計物理・第一原理計算連携シミュレーションによる蓄電固体界面の熱力学解析

笠松 秀輔(かさまつ しゅうすけ)
山形大学 学術研究院(理学部主担当)
助教

専門分野

第一原理統計熱力学、固体デバイス界面、固体イオニクス

関連する研究者

吉見 一慶 東大物性研・特任研究員
本山 裕一 東大物性研・特任研究員
尾崎 泰助 東大物性研・教授

研究内容(概要)

燃料電池、蓄電池、エレクトレットなどの蓄電固体デバイスの開発において、異なる物質が互いに接する界面の性質を理解し、制御していくこ とが、デバイス性能や耐久性の向上を目指す上で必要不可欠である。界面を原子レベルから理解するためには第一原理計算が有用であると考えられ、実際、世界中の研究者による多数の研究報告がある。しかしながら、蓄電固体界面を「正しく」シミュレーションするためには、(1)キャリア、ドーパントを含む膨大な配置自由度に対応しつつ、(2) 電極の電子のポテンシャルおよび(3)電極のイオンの化学ポテンシャルが整合した描像を得る必要があり、これを第一原理レベルで実現した報告は皆無である。そこで本研究では、(1)-(3)を同時に実現するため、超並列統計力学シミュレーションとバイアス印加第一原理計算を連携させる。「富岳」を含む大規模スーパーコンピュータを存分に活用できるアプリ開発を進め、界面の性質を量子力学と統計熱力学の原理から解き明かすシミュレーション手法の確立を目指す。

蓄電固体界面シミュレーションフレームワークの概要

代表的な研究業績

  1. S. Kasamatsu, O. Sugino,
    J. Phys. Condens. Matter. 31, 085901 (2019). DOI: 10.1088/1361-648X/aaf75c
  2. S. Kasamatsu, S. Watanabe, C. S. Hwang, S. Han,
    Adv. Mater. 28, 335 (2016). DOI: 10.1002/adma.201502916
  3. S. Kasamatsu, S. Watanabe, S. Han,
    Phys. Rev. B 84, 085120 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevB.84.085120, [Editor’s suggestion].

関連ウェブサイト

https://skmat.sakura.ne.jp/

連絡先

kasamatsu -at- sci.kj.yamagata-u.ac.jp [-at-=@]

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