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

［課題内容・背景・重要性］　 シリコン半導体デバイスの微細化が、やがて限界を迎えるであろうと予想され、新しいデバイス動作原理に基づくテクノロジーが期待されている。スピントロニクス/マルチフェロイックスの応用分野として、不揮発性磁気メモリ、 スピンホール素子、 スピン電界効果トランジスタ、 マルチフェロイックセンサーなどが挙げられ、そのようなデバイスに最適な材料の探索が必要である。また、この分野はスピン軌道相互作用（SOI）、対称性の破れ、秩序交差相関、電気磁気効果、トポロジー絶縁体、 スピンホール効果といったキーワードで代表される基礎科学の上に成り立つものであり、基礎と応用を結びつける第1原理シミュレーションが重要であり、本課題でのテーマである。

［計算手法］　 カー・パリネロ分子動力学法プログラム［CPVO］、全電子FLAPWコード［HiLAPW］及び擬原子局在基底コード［OpenMX］を整備し、それぞれの計算手法の長所を活かし、研究目標で掲げた計算機能を搭載する。

［次世代スパコンの必要性・実現可能性］ CPVOには、SOI計算機能、電界印加機能が搭載されており、今後バンドパラレル等を考慮し、高並列化を行う。HiLAPWについては、100並列の実績があり、来年度さらに一桁程度大きい規模の並列化を可能とする。さらに、スピントロニクス研究においてスピン流の評価を行うためスピンホール伝導率計算機能を付加する

［具体的な成果目標］　 ノンコリニア磁性やSOIを考慮した計算が行える計算コードを整備する。電界効果を取り入れたSOI計算を可能とし、またスピンホール伝導率計算機能を付加する。次世代スパコン向けに、OpenMP、MPIを使用した高並列化を実現し、大規模な計算を可能とする。電界印加磁気異方性の解明、重い元素からなるナノ構造物（半導体表面金属薄膜、Au一次元金属など）におけるラシュバ効果・スピン流の解明、磁性・誘電性・弾性の相互制御に関する研究を行う。