新素材・新材料・ナノテクノロジーのシ ミュレーション分野

• 計算物質科学・計算材料科学知見に基づく複雑物質モデリング・アルゴリズム開発・シミュレータ開発・計算受託まで引き受けます。

  材料設計 古典的なニュートン力学による分子動力学、量子力学、統計力学をベースに　材料設計のご支援をします。 ここでは目的に適ったモデリングや最適評価方法を選択し、アルゴリズム作成、プログラムコーデイングを 行います。 例）　新規Li電池材料の材料計算 　 量子力学・分子動力学計算による結晶構造最適化 量子力学計算によるエネルギー計算 熱力学計算による起電力計算 量子力学計算による電子構造評価、バンド構造、担体有効質量評価 分子動力学計算によるLi原子移動活性化過程評価 [製品概要] ニュートン力学によるMD計算 量子力学による電子状態計算 第１原理分子動力学計算 統計力学　熱力学計算　輸送係数計算 ニュートン力学をベースにしたメゾスコピック領域の 動力学計算

  • 以下表示実績で可能性を確認下さい
    • 分子動力学解析の境界条件のアルゴリズム検討
    • 第一原理電子状態計算コードの開発
    • 真空度計算コードの検査、有限要素法コードとの比較
    • 非平衡系分子動力学による微小重力下のSoret効果推算
      • 温度勾配と微小重力により非平衡となっている系のSoret効果を分子動力学法により推算した
    • 半導体シミュレーションコードの開発
    • 半導体・無機質材料設計支援ソルバー開発
    • クラスターイオンビームプロセス技術開発支援
    • ナノ加工・計測技術開発支援
    • 次世代量子ビーム利用ナノ加工技術開発支援
    • 3Dナノメートル標準物質創製技術支援
    • ナノレベル電子セラミックス材料低温成形・集積化技術支援
    • ナノマテリアル・プロセス技術支援
    • 精密高分子技術開発支援
    • 多自由度系機械共振子の熱揺らぎ
    • ファラデー法を用いたMnクラスターの低温磁化測定
    • ナノガラス技術開発支援
    • ナノメタル技術開発支援
    • カーボンナノチューブFED技術開発支援
    • ディスプレィ用高強度ナノガラス技術開発支援
    • デバイス用高機能化ナノガラス技術開発支援
    • 省エネ型次世代PDP支援
    • 極端紫外線(EUV)露光システム技術開発支援
    • 高分子有機EL発光材料技術開発支援
    • 機能性カプセル活用フルカラーリライタブルペーパー技術開発
    • ダイヤモンド極限機能技術
    • 擬ポテンシャルジェネレーターの整備
      • 原子の電子構造の計算において、荒い格子刻みで出来る限り正確な固有値を求める手法と、Ghost（好ましくない エネルギー固有値が出る事）判定機能の組み込みを実施
    • 極限紫外(EUV)光源開発支援
    • 超高密度電子SI技術開発支援
    • マイクロ波励起高密度プラズマ
    • 有機化合物材料設計支援ソルバー開発
    • 物質設計支援システム構築コンサルタント
      • 近 年電子状態計算法の発達により、凝縮系材料（原子・分子・個体）の電子論的・力学的性質を、精密に評価する事が可能になりつつある。即ち、電子状態計算に より材料の電子論的特性・構造安定性・各種のスペクトル測定のシミュレーションにより、効率的な材料設計の指針を与える事ができる。
      • 世の中に出回っている既存コードの提供する機能はそれほど多くはなく、実質は電子状態計算と原子間力場計算（分子動 力学）が可能な程度である。
      • 当社提言システム－電子状態・原子間力場の計算を基にして、材料設計プログラム群（GUI・ブリルアンゾーン・波 動関数・結晶構造の可視化ツール・各種シミュレーションルーチン）を揃えたプラットフォーム構築－
      • 電子状態に基づく材料設計のご提案

      電子状態計算 新たな材料開発で、目的とする材料に特定の機能と構造を付与することを試みる場合、量子力学に基づく議論は不可欠です。 シミュレーション予測による電子材料研究の効率化を図ることができます。 対象とする材料は 分子、高分子、クラスター、溶液 金属、半導体、超伝導体、磁性体 メゾスコピック系 量子デバイス 生体物質 ソフトマテリアル で、目的物質に応じた最適な手法選択やモデリング、コード開発、知見をご提供します。 [製品概要] 下記量子力学計算の特長を生かしながら、またニュートン力学に基づく古典MDや熱統計力学を組み合わせることにより、 効率的な材料開発を支援します。 第一原理（ab-initio)計算 　 密度汎関数（DFT) または分子軌道(MO) 法の計算、物質の構成元素と構造を与えて、電子論的性質を再現させる、 ということが目標。計算時間は長いが、精度は高い。 半経験的計算 計算は高速。第一原理計算の1/10以下の時間。 パラメータをうまく決定できれば、精度の向上が可能。パラメータの例としては、AM1、MNDO、PM3、ZINDOなど。 ただし、周期表のあらゆる元素を計算できるわけではない。s、p 軌道のみを持つ原子はほぼ全部扱うことができる。

      材料設計支援システムのご提案 材料の物性を計算により求める方法は数限りなく存在します。その中から最適な手法を選択するには大変な労力を要します。 当社ではこのようなニーズにお応えするため、独自のノウハウを生かした材料設計支援システムをご提案いたします。 [システム概要] 分子軌道計算（ＭＯ法）、分子動力学計算（ＭＤ法）、熱力学計算など、物性計算に必要な様々な手法をご用意しております。材料と知りたい物性を指定してい ただければ、それぞれに応じて最適な手法を選択し、計算を行います。もちろん計算精度だけでなく、時間的なパフォーマンスに対するご要望にもお応えいたし ます。 また、計算手法が確立されていない場合でも適切なモデリングを行い、計算を行います。 [ワークフロー] システムの基本的なフローは下記のようになっております。 指定材料の構造最適化計算(構造予測) 多くの物性は構造に依存します。エネルギー的な観点から、構造の予測を行います。 構造安定性評価 どんなに良い特性を得られる材料でも、使用条件下で安定に存在しなくては使い物になりません。設計した材料が安定に存在することができるのか、確認作業と なります。 電子状態計算 物性は電子状態で決まると言っても過言ではありません。量子力学を応用した計算手法により、電子状態を計算します。 物性計算 材料の目的・用途に応じて様々な特性が要求されます。本システムでは電子状態から物性を計算することを主軸に据えながら、材料に要求される特性に応じて、 マクロな視点からのニュートン力学を用いたアプローチも行い、煩雑な計算を簡略化して時間的なパフォーマンスを向上させます。 上記のフローそれぞれにつき、各種手法を取り揃え、材料に適した手法を選択して計算を行います。本システム利用の具体例を次にご用意いたしましたのでご覧 ください。 [その他] 本システムのご利用以外にも、当社では計算機ソフトウェアに関するコンサルティングも行っております。数あるソフトウェアの選択に迷った場合からお望みの 物性計算にどのようなソフトウェアの利用が有効か、といった事柄までなんでもご相談ください。 また、既存のソフトウェアにご不満がある場合、新規ソルバー開発やソルバーの改良なども承っております。 [具体例] リチウム電池正電極材料の物性 [対象物質] LiCoO2 [評価したい物性と計算に用いる手法] 　 (a) 結 晶構造 ： MO計算, MD計算 　 (b) 結 晶安定性 ： MO計算による生成熱評価, Fermiology 　 (c) 電 子状態 ： MO計算, 密度汎関数法 　 (d) 電 子伝導度 ： MO計算によるバンド計算, 密度汎関数法によるバンド計算 　 (e) Li 脱離の可逆性 ： MO計算による生成熱の評価, MD計算による動的過程の評価 　 (f) Li 脱離の速度 ： MD計算, モデリングによる熱力学計算 　 (g) Li 脱離による構造変化 ： MO計算, MD計算 ここでは(a)～(c)がフロー1.～3.に対応し、(d)～(g)までがフロー4.に対応しています。

• 材料の知識の構造化プラットフォームの構築と技術支援
  • Stokesian Dynamicsのコードの開発。Bradyらが1987年に発表したものを定式化、コーディングし、ナノパーティクルの動きを可視化

  メゾスコピック領域の動力学計算 コロイド分散系の微細粒子の挙動、自己配列や凝集過程解析、レオロジー特性評価はこの領域の 動力学計算によります。 ナノパーティクルを応用し機能性を付加するコロイドの設計やナノマテリアルを用いた材料形成過程を 解析するための手法です。 弊社の豊富な経験に基づき、ブラウン、ランジュバン、ストークスの各動力学によるコード開発や知見をご提供します。 [製品概要] ブラウン動力学、ランジュバン動力学　 　・・・コロイド分散系のブラウン運動をランジュバン方程式で記述、溶質分子の挙動を計算し、下記を解析。 自己配列・凝集構造 表面張力や表面間力 界面ミクロ構造 ストークス動力学　 ・・・粒子間の流体力学的な相互作用を考慮した動力学でストークス方程式により計算し、下記を解析。 レオロジー特性や潤滑効果 凝集構造 血液循環状態

  • ブラウン運動のシミュレーション
  • 塗布・成形過程における各種カリキュレータの作成 >
  • ナノパーテイクルの自己配列シミュレーション
  • 材料知識の構造化プラットフォーム開発－HTML, JavaScript, CSS, Java, ActiveX, CGIを用いて動的で可視化されたWebページの構築、ナノテクノロジーシミュレーションプラットフォーム、DB構築作業－

  Webアプリケーション ナレッジマネージメント用ツールとしてのプラットフォームを構築します。 ナレッジベース構築は全て手作りによるものとの認識で、目的とするナレッジベースと弊社の豊富な経験をうまく調和させ、 最大限カスタマイズされたものをご提供します。 目次・インデックス 検索エンジン 計算ツール 文献 特許　情報・データ　新聞・雑誌 設計データ　実験データ　生産データ Data Base Management System また　既存のアプリケーションの機能追加や改修、スタンドアローンタイプのソフト作成も承ります。 [製品概要] DBMS　データベース構築 DBMS; Data Base Management System 機能 RDBやOODBデータベース構築 　RDB; Relational Data Base 　OODB; Object Orientational Data Base グラフィカルインターフェイス 各種検索エンジン 類似語検索 関連用語検索 各種計算ツール 拡張への対応・柔軟性

• 計算物理学による材料設計

  計算機技術の高度な発展に伴い、計算機物質シミュレーションは、デバイス・材料系 の研究開発の重要な要素のひとつとなっております。ここでは物性の予測、結晶 など構造安定性評価への応用を通して新物質開発への応用の期待が大きくなっており ます。
  この分野では量子力学計算は物質固有の発光過程や電子系励起過程など挙動の最 も基本的な現象を解明するためのツールとして必要不可欠なものとなっております。

  当社では古典的なニュートン力学による手法から量子力学による電子状態計算、 さらにフェルミオロジー、マーナム状態方程式による構造安定性評価などさまざ まな手法との組み合せにより総合的効率的な研究開発ツールを多方面での応用に向 けて提案しております。　

  ニュートン力学によるMD計算 ニュートン力学による古典的分子動力学により結晶構造評価や拡散など固体内現象を計算します。 　 動径分布関数 　　 熱力学的性質 　　 輸送係数 　　 分光学的特性 これらは、固体内での析出による機械強度変化や電池材料でのLiなどの移動粒子の挙動解析、赤外吸収スペクトル解析 他に適用できます。 目的物質に応じた最適な手法やモデリング、コード開発、知見をご提供します。 [製品概要] ニュートン力学をベースにした動力学計算 ポテンシャルモデル 　 ペアポテンシャル ペア汎関数ポテンシャル クラスタポテンシャル クラスタ汎関数ポテンシャル 統計集団　 　定エネルギー、定温、定圧、定温・圧、定ケミカルポテンシャル、グランドカノ二カル 　　 数値解法　 　ベルレ法、ギア法、タッカーマン-バーン法

  • 無重力場での輸送現象を解明するため非平衡下での熱・統計力学モデルに基 づく 分子シミュレーションコードを作成。温度勾配が密度の勾配を引き起こすSoret効果 を再現、この計算により　Soret効果と重力との競合効果を検証しました。
    
    
  • 次期材料として多方面での応用が期待されているナノ物質特有の自己配列現象や　 吸着現象を解明するためのツールとしてブラウンやストークスのモデルよる分子運 動計算ツールを開発、また計算より求められた結果よりナノ粒子の動きを可視化 するツールを開発しました。
    　
  • 第１原理計算では化学的に重要な原子の外側領域での電子特性に出来るだけ 合 わせた擬ポテンシャルを設定することがあります。この擬ポテンシャルは元素ごとに 設定する必要があります。このポテンシャルの良し悪しを評価する判定プログラムを 作成しました。
    

    第一原理分子動力学 量子力学による電子状態計算と古典分子動力学計算による力場計算の組み合わせにより、 結晶構造を決定します。 量子力学計算には、第一原理によるものと半経験的な方法があり、目的や精度に応じた使い分け を行います。 ここで得られる知見は下記のものです。 結晶構造・・・構造因子 結晶の電子状態・・・バンド構造、状態密度、担体有効質量 固体内原子の挙動・・・拡散速度 弊社では、目的にあわせた手法選択やコード開発、材料評価・開発のためのknow-howを ご提供します。

    
    
  • 第１原理計算は単にバンドや物質の安定性を検証するだけでなく各種の測 定スペ クトル計算にも用いられております。NMR（核磁気共鳴）やESR（電子磁気共 鳴）テンソルを計算することにより物質の反応性を見積もる事が出来ます。最新の 理論に基づくアルゴリズムを作成しました。
    　　　
  • 量子井戸内電子系のサブバンド間励起過程の量子力学計算による解明。光散 乱過 程や電子間相互作用下の束縛からの励起、量子細線内電子素励起過程を計算評価し ました。
    　　　　
  • 固体エネルギー準位等の解析コードの計算結果を3DグラフィクスライブラリOpenGLを用いて可視化、高い操作性 を実現したツールでブリリアンゾーンをさまざまな視点 での解析を支援することが出来ました。

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