小特集「ナノスケールシミュレーション」によせて

摘要

自然界に存在するものから人工的に合成されるものまで材料には様々な種類があり，化学的組成から原子配列，またはもう少しマクロなスケールの構造に依存して，様々な性質を見せる．その性質は，原子配列により与えられる材料中の電子状態によって決定されており，量子力学的な手法を用いた演繹的な計算手法が発達してきたおかげで，シミュレーション技術で材料の性質を予測し設計することが可能になってきた．昨今の計算機科学の発達は，大規模で複雑な計算を可能にし，量子力学的シミュレーションは学術探求にとどまらず工学的な貢献も期待されるようになってきた．しかし，材料本来は多様性が深く，また産業応用上しばしば相反する複合的な性質を持つ材料の組み合わせが要求されるなど，シミュレーション対象であるモデルの規模も，また試すべき入力データの数も多くなり，計算機パワーだけに頼ったアプローチで材料を設計することも困難である．