Staff白井 正文教授辻川 雅人助教現代の情報デバイスには、大量の情報を処理・伝達・記録するために半導体や磁性体など様々な材料が利用されている。本研究室の研究目標は以下のとおりである。(1)次世代情報デバイスの基盤となる材料やナノ構造において発現する量子物理現象を理論的に解明すること、(2)デバイス性能の向上につながる新しい機能を有する材料やナノ構造を理論設計すること、(3)大規模シミュレーション技術を駆使した画期的な物性・機能の設計手法を確立すること。電子の有する電荷とスピンの自由度を共に利用した新しい機能デバイスの実現を目指したスピントロニクス研究の一環として、高スピン偏極材料やそれを用いたデバイス構造におけるスピン依存電気伝導の理論解析を主たる研究テーマとしている。最近は第一原理計算と機械学習を組み合わせた磁気トンネル接合電極材料の探索やトポロジカル電子構造に起因した熱電特性の理論研究に従事している。高密度領域で現れる特異な物性を、第一原理的手法により探っている。最近の研究対象は、電子格子相互作用に基づく高温超伝導が実験で観測されている、水素化合物の高圧金属相だ。また、第一原理計算による構造探索手法の開発にも取り組んでいる。未知の物質を探る上で、この構造探索手法は極めて有効であることが確認されており、高圧に限らず、新材料設計全般への応用も可能と考えている。図1: 4元ホイスラー合金キュリー温度の機械学習による予測値（横軸）と第一原理計算により得られた値（縦軸）Fig.1: The correlation between the Curie temperatures of quaternary Heusler alloys predicted by machine learning (horizontal axis) and those obtained by first-principles calculations (vertical axis)Tufan Roy助教（CSIS）阿部和多加准教授図2: 第一原理計算により高い界面磁気剛性率を有すると予測されたCoCrMnSi/MgO接合の結晶構造と磁気構造の模式図Fig.2: Schematics of crystal and magnetic structures of the Co-CrMnSi/MgO junction that is predicted to possess high inter-facial magnetic stiffness by first-principles calculationsMasafumi ShiraiProfessorMasahito TsujikawaAssistant Professor28Kazutaka AbeAssociate ProfessorTufan RoyAssistant Professor (CSIS)Various kinds of materials are utilized for processing, commu-nication, and storage of massive data in modern information devices. Our research objectives are as follows: (1) theoretical analyses of quantum phenomena in materials and nanostruc-tures, (2) computational design of materials and nanostruc-tures which possess new functionalities, (3) development of materials design scheme utilizing large-scale computational simulation techniques.Our research interest is focused on “spintronics” to realize new functional devices. The main topic is theoretical analysis of spin-dependent transport properties in highly spin-polarized ma-terials. Recently, we seek for new electrode materials of mag-netic tunnel junction by combining first-principles calculations and machine learning. We also theoretically investigated ther-moelectric properties originated from topological electronic structures. Research ActivitiesMaterials Functionality Design (Prof. Shirai)Materials Science under Extreme Conditions(Assoc. Prof. Abe)We investigate the properties of dense materials by using ab in-itio methods. Our current research focuses on metallic hydrides, which are experimentally found to show high-temperature su-perconductivity driven by electron-phonon coupling. We are also developing simulation techniques to look for stable structures from first principles. The structure search methods are quite use-ful for examining unknown substances and, therefore, likewise applicable to designing new materials at one atmosphere.物性機能設計研究室Materials Functionality Design研究活動物性機能設計研究分野｜白井教授極限物性研究分野｜阿部准教授
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