研究課題

吸着ナノ分子系の界面原子構造と電子・スピン物性

研究目的

基板表面上に有機分子を配列して、実用レベルで動作する新機能素子を作成するためには、表面の電子状態を原子レベルで理解する必要がある。本研究の目的は、表面上に構築された分子組織体の安定原子構造、熱平衡での電子・スピン物性、光・電場など外場に対する応答を理論計算により解明することである。

領域内での役割と必要性

単一分子磁石、強磁場下の2 次元コンポーネント、表面電気伝導など、領域内の最先端の実験結果に即した理論解析を、領域内の実験グループと連携して行う。また強電子相関効果を考慮した有限バイアス電圧下での伝導理論等の難問について、領域内の理論グループと連携して取り組む。

研究内容

a02-2.jpg(1) 界面の安定原子構造の解明 分子組織体への電子・スピンの注入効率は、吸着サイト等に敏感であり、安定な界面原子構造の決定は重要である。第一原理DFT 計算プログラムを用いて、基板表面・吸着表面の安定原子配置を明らかにする。 (2) 詳細な一電子状態の解明 エムベッディッドGreen 関数法による半無限系DFT 計算を行い、表面の詳細な電子状態を調べる。電極－分子－電極系に対してトンネル電流を計算して、電子・スピン流の注入効率を検討する。 (3) 強相関効果の解明、外場への動的応答 系の本質を捉えたモデルハミルトニアンを導き、量子多体計算、量子化学計算により近藤効果など の物理現象を調べる。またMaxwell-Schrödinger方程式の同時積分により、吸着分子の光や電場などに対する非線形応答を明らかにする。

追加情報

研究課題番号：25110006　 科研費データーベースはこちら

メンバー

研究代表者：石田 浩（日本大学　文理学部　教授）
研究分担者：佐甲 徳栄（日本大学　理工学部　准教授）
連携研究者：森川 良忠（大阪大学　大学院工学研究科　教授）
研究分担者：濱本 雄治（大阪大学　工学研究科　助教）

Papers List

2017

[14] Topological invariants of band insulators derived from the local-orbital based embedding potential

H. Ishida; A. Liebsch; D. Wortmann
Physical Review B, 96, 12, 125413-1 - 125413-14, 2017/9/11
DOI: 10.1103/PhysRevB.96.125413

2016

[13] Decay length of surface-state wave functions on Bi(111)

H. Ishida
Journal of Physics: Condensed Matter, 29, 1, 1 - 7, 2016/11/10
DOI: 10.1088/0953-8984/29/1/015002

[12] Microscopic theory of the residual surface resistivity of Rashba electrons

J. Bouaziz; S. Lounis; S. Bluegel; H. Ishida
Physical Review B, 94, 4, 045433-1 - 045433-12, 2016/7/26
DOI: 10.1103/PhysRevB.94.045433

[11] Self-consistent van der Waals density functional study of benzene adsorption on Si(100)

Yuji Hamamoto; Ikutaro Hamada; Kouji Inagaki; Yoshitada Morikawa
PHYSICAL REVIEW B, 93, 24, 245440-1 - 245440-9, 2016/6/30
DOI: 10.1103/PhysRevB.93.245440

[10] Relationship between embedding-potential eigenvalues and topological invariants of time-reversal invariant band insulators

H. Ishida; D. Wortmann
Physical Review B, 93, 11, 115415, 2016/3/9
DOI: 10.1103/PhysRevB.93.115415

2015

[9] Maxwell-Schrödinger hybrid simulation for optically controlling quantum states: A scheme for designing control pulse

T. Takeuchi; S. Ohnuki; T. Sako
Phys. Rev. A, 91, 033401-1 - 13, 2015/03/03
DOI: 10.1103/PhysRevA.91.033401

[8] On the cluster structure of linear-chain fermionic wave functions

J. Paldus; T. Sako; G.H.F. Diercksen
J. Math. Chem., 53, 2, 629 - 650, 2015/02/01
DOI: 10.1007/s10910-014-0445-7

[7] Electronic structure of the 4 × 4 silicene monolayer on semi-infinite Ag(111)

H. Ishida; Y. Hamamoto; Y. Morikawa; E. Minamitani; R. Arafune; N. Takagi
New Journal of Physics, 17, 1, 015013 - [1-8], 2015/1/27
DOI: doi:10.1088/1367-2630/17/1/015013

2014

[6] Comparison Between Maxwell–Schrödinger and Maxwell–Newton Hybrid Simulations for Multi-Well Electrostatic Potential

T.Takeuchi; S.Ohnuki; T.Sako
IEEE Journal of Quantum Electronics, 50, 5, 334 - 339, 2014/03/20
DOI: 10.1109/JQE.2014.2310196

[5] Hybrid Simulation of Maxwell-Schrödinger Equations for Multi-Physics Problems Characterized by Anharmonic Electrostatic Potential

T. Takeuchi; S. Ohnuki; T. Sako
Progress in Electromagnetics Research, 148, 73 - 82, 2014
DOI: 10.2528/PIER14063001

[4] Rashba spin splitting of Shockley surface states on semi-infinite crystals

H. Ishida
Physical Review B, 90, 23, 235422 - [1-15], 2014/12/15
DOI: 10.1103/PhysRevB.90.235422

[3] Buried topological edge state associated with interface between topological band insulator and Mott insulator

H. Ishida; A. Liebsch
Physical Review B, 90, 20, 205134 - [1-11], 2014/11/24
DOI: 10.1103/PhysRevB.90.205134

[2] Photoelectron-photoion correlation in ultrafast multichannel photoionization of Ar

R. Itakura; M. Fushitani; A. Hishikawa; T. Sako
Journal of Physics B, 47, 19, 195602-1 - 9, 2014/10/14
DOI: 10.1088/0953-4075/47/19/195602

[1] Angular correlation in He and He-like atomic ions: A manifestation of the genuine and conjugate Fermi holes

T. Sako; J. Paldus; G.H.F. Diercksen
Physical Review A, 89, 6, 062501-1 - 9, 2014/06/03
DOI: 10.1103/PhysRevA.89.062501