First Principles Calculation :第一原理計算によるデスクトップ実験

電子理論をベースとした材料シミュレーション

第一原理計算とは、原子核と電子の相互作用などをシュレディンガー方程式を基本として解くことにより求めるシミュレーションです。

従来の方法では、実測データによりシミュレーション結果を補正することがあるが、第一原理計算をベースとするために、これらの手間を必要としません。一方で、コンピュータの計算量の限界制約により、限られた空間での計算や温度変化による材料の変化については、見れない点が課題です。

温度変化への問題については、古典分子動力学などの他のシミュレーションで連携して補完することもあります。

実用例としては、リチュウム電池材料や窒化アルミニウム材料などの開発に応用などがあります。ソフトウエアとしては、ウィーン大学で開発されたVASPなどが有名で、フリーのソフトとしては、Quantum ESPRESSOや東京大学で開発されたPHASEなどがあります。