出版書誌データベース

【こんな方におすすめ】※編集部より

・第一原理計算（DFT）を基礎からしっかり理解したい人

・Quantum ESPRESSOを使った材料計算を学びたい学生・研究者

・バンド構造や電子状態を物理的に理解したい人

・計算手法だけでなく,プログラム内部の仕組みまで知りたい人



【この本でわかること】※編集部より

・第一原理電子状態計算の根幹となる理論を体系的に学べる。

・物質の電子状態や結合の仕組みを理解できる。

・実際の電子状態計算を支えるアルゴリズムと数値解法を学べる。

・Quantum ESPRESSOの構造や実行方法を理解し第一原理計算を実際に使いこなす力を身につけられる。

第Ｉ部　密度汎関数法の基礎

１　波動関数とハミルトニアン

２　密度汎関数法



第Ⅱ部　バンド理論の基礎

３　格子ベクトルと結晶構造

４　逆格子ベクトルと平面波展開

５　Tight-binding（TB）モデルと球面波

６　カットオフエネルギーとk 点

７　擬ポテンシャル序論



第Ⅲ部　物質の結合と電子状態

８　構造傾向の理解

９　Hubbard モデル

10　遷移金属の磁性



第Ⅳ部　交換・相関エネルギー汎関数

11　交換・相関エネルギーの性質

12　Local Density Approximation（LDA）

13　汎関数の拡張

14　van der Waals 相互作用



第Ⅴ部　ノルム保存型擬ポテンシャル法

15　NC 擬ポテンシャルの構築法

16　NC 擬ポテンシャルによる表式

17　高速Fourier 変換の利用

18　内殻電子の取扱い

19　Ewald 法

20　ハミルトニアン＆全エネルギーの導出



第Ⅵ部　USとPAW 法

21　参照エネルギーの多重化

22　ウルトラソフト（US）擬ポテンシャル

23　Projector augmented wave（PAW）法



第Ⅶ部　KS 方程式の数値解法

24　ハミルトニアンの数値解法

25　電子密度の更新

26　k 点積分の方法

27　電子密度の対称化

28　ESM 法



第Ⅷ部　Quantum ESPRESSO について

29　pw.x の実行

30　QE（pwscf）の構造



第Ⅸ部　Hands-on

31　Python プログラムhands-on

32　APIを使ったhands-on

33　QEを使ったhands-on

著：黒田 文彬
所属：国立研究開発法人　産業技術総合研究所

経歴：2020年大阪大学大学院基礎工学研究科博士課程修了、博士（理学）取得。産業技術総合研究所特別研究員、筑波大学計算科学研究センター研究員を経て、2025年より産業技術総合研究所研究員

専門：計算物質科学、マテリアルズインフォマティクス

所属学会：日本物理学会

座右の銘：「僕の前に道はない、僕の後ろに道は出来る」、高村光太郎「道程」より

著：大谷 実
所属：筑波大学　計算科学研究センター

経歴：2000年大阪大学大学院基礎工学研究科博士課程修了、博士（理学）取得。筑波大学助手、東京大学物性研究所助教、産業技術総合研究所上級主任研究員を経て、2021年より筑波大学計算科学研究センター教授

専門：計算物質科学

所属学会：日本物理学会