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RIST計算科学技術部の活動
特徴
☆ スパコンを活用した物質材料科学の大規模シミュレーション
☆ 大学との国プロ、国研との基礎研究、企業との応用研究
☆ 委託、共同研究を展開
国研
大学
企業
大学：
信州大学
理科大など
素材A社鉄鋼B社金属C社
スパコン
スパコン
地球シミュレータ
計算科学技術部
これまでの研究対象
マルチフィジックス
数千原子の第一原理計算から数百万粒子の古典分子動力学
まで、自然の階層構造を横断して、大規模シミュレーションに取
り組んでいます。
計算対象、大きさ
当機構での解析事例
~数nm
~数100原子
(a)炭素系素材の成長機構解析
グラフェンやカーボンナノチューブなどの成長機構
の理解は未だ不十分です。例えば高品質なグラフ
ェンが生産できる手法のひとつとしてSiC表面上の
熱処理による表面再構成が挙げられますが、第一
原理分子動力学計算によって原子一つ一つのレベ
ルで正確な成長機構の解析を行っています。
（バンド計算、
個別原子レベルの構造探索）
~数100nm
~数1000原子
（CNT-Cu界面の構造、
電子状態、伝導特性）
(b)カーボンナノチューブ銅（CNT-Cu）複合材料
CNT-Cu複合材料はCuに比べて約100倍という極
めて高い電流容量を持つことが報告されています
が、その機構は未だ不明です。そこで、大規模シミ
ュレーションを用いて、伝導特性の解析を行ってい
ます。
研究段階
基礎段階
（物質探索）
試験段階
（性能評価・改善）
①界面の性質
②電子が及ぼす物性
数10nm~数100nm~
~数10000原子
（有機分子、CNTなど多数要因
がからむ大規模構造の理解）
(c)革新的ロバスト炭素膜シミュレーション
最近の研究から従来のRO膜にカーボンナノチュー
ブを混ぜることで、非常に高い対塩素性、透水性な
どが報告されていますが、膜内部の原子レベルで
の構造の理解は未だ不十分です。そこで、古典分
子動力学を用いて膜の原子レベルでの大規模な構
造、水の透水性、脱塩性能などの解析を行ってい
ます。
③侵入型原子の影響
実用段階
（デバイス応用）
計算の着眼点
④階層パラメータ決定
⑤電気伝導特性
⑥機械特性
⑦マクロな性質

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