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新量子相の探索や電子系ダイナミクスの解明、分子の微細量子構造の予測、揺らぎとダイナミクスによる機能発現など、物性物理学と量子化学の先端的な東基礎課題に取り組む。
重点課題1：相関の強い量子系の新量子相探求とダイナミックスの解明 重点課題２：電子状態・動力学・熱揺らぎの融和と分子理論の新展開
半導体デバイスの微細化が限界に近づいている一方で、量子効果を利用したナノスケールのデバイスの研究が進められている。次世代スパコンによって、ナノの現象を支配する量子効果を取り入れたシミュレーションを行い、新しいデバイスの設計と指針を探る。
重点課題１：密度汎関数法によるナノ構造の電子機能予測に関する研究サブ課題1：ナノ構造の電子状態から機械的性質までのマルチスケールシミュレーションサブ課題2：ナノ構造体における光誘起電子ダイナミクスと光・電子機能性量子デバイスの開発サブ課題3：スピントロニクス／マルチフェロイックスの応用へ指向した材料探索サブ課題4：新材料探索
ナノスケールの分子や分子集団の構造と機能発現を解明し、機能の制御をめざす。たとえば分子集団であるウイルスの全原子シミュレーションによって、感染や免疫の分子機構を解き明かし、抗ウイルス剤の開発につなげる。
重点課題1：全原子シミュレーションによるウイルスの分子科学の展開サブ課題1：拡張アンサンブル法による生体分子構造・機能の解明サブ課題2：ポリモルフから生起する分子集団機能サブ課題3：ナノ・生体系の反応制御と化学反応ダイナミクスサブ課題4：機能性分子設計－光機能分子と非線形外場応答分子の光物性
これまでにない大規模なシミュレーションによって、燃料電池やメタンハイドレートなどの基礎過程を明らかにし、エネルギー変換と貯蔵に有効な物質を探る。
重点課題1：燃料電池関連物質における基礎過程の大規模計算による研究重点課題2：水素・メタンハイドレートの生成、融解機構と熱力学的安定性サブ課題1：太陽電池における光電変換の基礎過程の研究と変換効率最適化・長寿命化にむけた大規模数値計算サブ課題2：バイオマス利用のための酵素反応解析サブ課題3：高性能リチウムイオン電池の開発に向けた基礎的研究サブ課題４：ナノ構造体材料における高効率非平衡エネルギー変換過程とナノ構造創製の理論シミュレーションサブ課題5：高効率エネルギー変換のための構造用材料の設計に関する研究
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