バンド計算の歴史の概観[Top][Guide]

本ページはバンド計算の歴史の概観(含む、筆者の バンド計算関連履歴)に関してのページです。バンド計算手法に関し ての書籍は多いのですが、その歴史についてを概観、解説するものが、ほとん どないことが分かり、本ページを企図した次第です。
尚、敬称は略させて頂いております。何卒ご理解下さい。


目次
年表

大変参考になる[量子力学の歴 史]ページ(立川先生による)

年表

まだ作成途上です。一部不確かなものも残っていま す。
誤った記述や、情報等がある場合は、遠慮なく 御指摘下さい。
大きな爆発

大昔 [先頭へ]

火の発見

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_____________________________________19世紀頃、バベッジの解析機関、階差機関。

1927年、Born-Oppenheimer近似[断熱近 似]。

1934年、Wignerの[論文](おそらく 最初の交換相関項の表式?)。

1937年、Slaterの[論文](最初のA PWに関しての論文?)。

_____________________________________1939年、アタナソフによる最初の実際に動く専用コン ピューターが出現。

_____________________________________1940年代、最初の実際に動くコンピューターが出現。

_____________________________________1946年、最初の汎用コンピューター(ENIAC、エッカー ト等)が出現。

1947年、Korringaの[論文](最初の KKRに関しての論文?)。

1950年代前半、有限要素法が出現(まだバンド計算分野[実空間法]では利用されてはいない)。

________________________________________________1954年〜2004年、[TCM50周年 (沿革)](前園氏訳出)

_____________________________________1954年頃、FORTRAN誕生(バッカス、IBM)。

________________________________________________1957年4月1日、[物性研] 発足

ずっと前 [先頭へ]

________1962年、 筆者誕生。

1963年、Herman、Skillmanによる原子の電子状態計算に関しての[]が出る。
[書籍]F. Herman and S. Skillman, "Atomic Structure Calculations", Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, N. J.,(1963)

1964年、Hohenberg、Kohnの論文(密度汎関数 法)。

1965年、Kohn、Shamの論文(密度汎関数法 :Kohn-Shamの理論)。

1965年、有限温度に対する、Merminの論 文

1965年、L. HedinがGW近似を開発。

1960年代、KKR法、APW法がバンド計算の主流となる。

1967年、CPA法の[出現] (P. Soven)。

[書籍]T. L. Loucks, 'Augmented Plane Wave Method'(Benjamin/Cummings, 1967)

当時、擬ポテンシャルはまだ経験的なものしかなかった。

(参考)J. M. Ziman, "The Calculation of Bloch Functions", SOLID STATE PHYSICS Vol. 26, 100頁、図34での各手法の相関 関係図は参考になる。

ちょっと前(1970年代以降) [先頭へ]

[書籍]「固体電子論」、山下次郎著、朝倉書店(1973)

1975年、O. K. Andersenの[論文] (LMTO法、LAPW法:線形化法の出現)。

_____________________________________1970年代、いわゆるスーパーコンピューターの出現 (クレイ社〔SGIと合併後、ベクトル部門は売却される。←調査中〕のもの は有名)。
_____________________________________CRAY-1(1976年、ベクトルパイプライン、他にCyber205な ど)

1970年代最後半頃、FLAPW関連の[ 論文]が世に出る。

[書籍]V. L. Morruzi, J. F. Janak and A. R. Williams, 'Calculated Electronic Properties of Metals'(Pergamon, New York 1978)

1979年、ノルム保存型[擬ポテンシャル ][出現]。

___1980年、 圧力制御の分子動力学法

1981年、SIC(J. Perdew and A. Zunger)の先駆的な[論文]?(バンド計算への最初の計算例?)。

___1981年、 応力制御の分子動力学法

1982年、BHSの[論文]。

1984年、[DFPT](1984年、Zein、1987年、Baroni等)。

1984年、(おそらく最初の)TDDFTの[論文](E. Runge and E. K. U. Gross)。

___1984年、 温度制御の分子動力学法

[書籍]H. Skriver, 'The LMTO method'(Springer-Verlag, 1984)

________1985年、 筆者卒研(青学)でバンド計算(KKR-CPA法 )を始める。

一つの節目 [先頭へ]

1985年、カー・パリネロ法[出現]。

1985年、GW近似(M. S. Hybertsen and S. G. Louie)の最初の[適用]。

1986年、ベドノルツ、ミューラーによる発見を端諸に、いわゆる高温超伝 導ブーム始まる。バンド計算も盛んに行なわれるが、強相関系を扱うことの難しさが顕在化(露見?) する。

________________________________________________1986年頃?、CAMMフォーラム(コンピューターによる 材料開発・物質設計を考える会)始動。

________1988年、 筆者物性[]の 寺倉研に入る(FPMDの開発、計算。筆者 D論)。

1988年、多体問題へのアプローチ(S. Fahy, X. W. Wang and S. G. Louie、これが最初の[もの]?)。

_____________________________________1980年代、ベクトル型スーパーコンピューター全盛の 時代。

1989年、APW型カー・パリネロ法[出現]。

最近 [先頭へ]

1990年頃、最適化擬ポテンシャル出現。[Ref]

1990年、ウルトラソフト擬ポテンシャル(D. Vanderbilt)出現。[Ref]

________1991年、 筆者無機材研に入所。

1991年、LSDA+U法(V. I. Anisimov, J. Zaanen and O. K. Andersen)出現(バンド計算への最初の応用?)。

______________1992 年、計算規模:Si(111)-7x7に達する。[Ref]

_____________________________________1992年9月30日、日本で最初のホームページ誕生(KEKで公開)。 この頃、横浜でCAMSE92が開催されていた。

1993年、結晶固体における電気分極の理論(R. D. King-Smith and D. Vanderbilt)。

1994年、PAW法(P. E. Blöchl)[出現]。

1994年、B3LYP[出現]。

________________________________________________1994年頃?、Psi-k始動(旧アドレス: http://psi-k.dl.ac.uk/)。

80年代後半(?)〜1990年代、実空間手法出現。

________1995年度、 筆者NCPS95作成。

________________________________________________1995年11月、計算物質科学フォーラム(CMS)始 動。

________1996年、 5月23日、筆者ウェブページ開設。現存する 一番古い[トップページ](19 96年10月頃)

________________________________________________1996年5月、計算物質科学フォーラム(CMS)ウェ ブページ[ 始動]。

________1997年度、 筆者NCPS97へバージョンアップ。

_____________________________________1990年代後半、PCクラスターが本格化する。

1998年、W. Kohn[先生 ]ノーベル化学賞受賞(密度汎関数理論 )。

________________________________________________1998年、第一回第一原理電子状態計算アジアワークショッ プ、JRCAT、つくば(日本)で開催(〜第16回)。

________________________________________________1999年11月、第一回計算物質科学フォーラム研究会 開催(筆者も参加)

________2000年、 2月中旬頃、筆者ウェブサイトのバックアップ(予備)[サイト]開設。

________2000年度、 筆者NCPS2Kへバージョンアップ。 (2001年春〔2000年度末〕の物理学会年次大会〔中央大学〕 で配布)

2000年、APW+lo法(lo: Local Orbital)出現[論文]。

ごく最近(21世紀) [先頭へ]

________2001年、 4月無機材研→独法化+金材研(つくば)と統合。
________これにより、 名称も物質・材料研究機構、物質研究所へと変更。

________________________________________________2001年4月、産業技術総合研究所、計算科学研究部門 発足。
________________________________________________2002年3月、JRCAT解散(含む理論部門)。

________________________________________________2001年10月15日、物質・材料研究機構 計算材料 科学研究センター及び、その下 に第一原理物性グループ、 第一原理反応グルー プ等発足。

________2001年、 10月初旬頃、筆者ウェブサイト[メイン]復活。
________同10月15 日、筆者所属、物質・材料研究機構、計算材料科学研究センター、第一原理反 応グループと併任。

2001年、超伝導物質MgB2の発見に伴い、DFPTを使ってフォノン振動数、フォノン状態密度、転移温度等を求めたバンド計算関連論文が多数出る(特に国外から)。

________________________________________________2001年、Σxcネットワークページ立ち上がる(現在は アクセス不能)。

________2002年、 4月1日、筆者、計算材料科学研究センター、第一原理反応グループ専任とな る。

________2002年、 4月14日、筆者独自ドメインウェブ[サイト](BandStructure.jp)開 設。

______________2002 年、計算規模:リボザイム(リボ核酸)の酵素反応機構の計算。[Ref]

________________________________________________2002年9月17日〜21日、コンピュテーショナル・ マテリアルズ・デザイン(CMD)ワークショップ開催(国際高等研究所)。以後、第2回〜第27回まで 開催。今度は第28回(開催予定)。

2002年、LAPW法でストレスを扱った[論文]。

______________2002 年、計算規模:Wet DNA (C228N96O144P24Na24H264*138(H2O)) に達する。[Ref]

________2003年、 計算材料科学研究センター、第一原理物性グループが関係する、戦略基盤ソフ トウェアのナノシミュレープロジェクト。

________2003年、 計算材料科学研究センター、第一原理反応グループによる公開ソフト、ルーチ ン、データ群[SANZEN]立 ち上がる。

2003年、HSE[出現]。

________________________________________________2005年5月15日〜5月19日、第11回WIEN WORKSHOP: WIEN2005が京都大学、福井謙一記念研究センター(日本)で開催。

________________________________________________2005年10月24日、25日、VASP WORKSHOP in Kyoto:京都大学、福井謙一記念研究センター(日本)で開催。

2005年、世界物理年

______________2005年、計算規模:シリコン(Si)五千原子中の砒素(As)不純物(一個)の計算。使用計算機は地球シミュレータ。手法は、Advance/PHASE

________2006年、 4月1日、計算材料科学研究センター→計算科学センターとなる。筆者も計算 科学センターへ配置換。

________2006年、 5月23日、最初の筆者ウェブページ作成から10年。現在のページ

2006年夏、WIEN2k(FLAPWのコー ドパッケージ)、1000ライセンスを達成。

________________________________________________2006年末、QQC-BBS役目を終える(深く感謝)

________________________________________________1957年〜2007年、物性研(ISSP)発足50周年

_____________________________________2007年3月、バッカス氏(FORTRAN開発者)死去。

________2007年、 4月14日、筆者独自ドメインウェブ[サイト](BandStructure.jp)開 設5周年。

2007年夏、W. H. Butler先生NIMS賞授賞(←巨大磁気抵抗の理論的予言。 関連論文:W. H. Butler, X.-G. Zhang, T. C. Schulthess and J. M. MacLaren, "Spin-dependent tunneling conductance of Fe|MgO|Fe sandwiches", Phys. Rev. B63, 054416(2001)[VASP][Layer KKR])。

________________________________________________2007年10月29日〜31日、第十回第一原 理電子状態計算アジアワークショップ(広島大学、日本)。

________________________________________________2007年12月8日、第二回計算物質科学フォーラム研究会 (日本大学本部)。

2007年、おそらくバンド計算関連で最も著者数が多い論文(と思われる):"A. Aravindh, et al., Solid State Communications 144 (2007) 273" ← "Summer School on Electronic Structure Methods and Applications"(JNCASR、印度、手法は、Quantum-ESPRESSO)

______________2007年、計算規模:シリコン(Si)一万原子中(正確には、10648原子)の砒素(As)不純物(一個)の計算。使用計算機は地球シミュレータ。手法は、Advance/PHASE。2007年度ゴードン・ベル賞候補(4件、賞は逃す)となる。

近頃 [先頭へ]

________2008年、 2月末、筆者ウェブサイト[メイン]が、新[アドレス ]へ移行。

________________________________________________2008年夏、バンド構造等データベース(Electronic Structure Database[NRL])が利用不可となる。

________________________________________________2008年9月1日〜 3日、第1回アジアCMDワークショップ(フィリピン)。以後、第2回まで 開催。

2009年夏、ASE code got commit number 1000

2009年8月、M. Parrinello[先生]、R. Car先生: The 2009 Dirac Medal and Prize awarded. ←参考:[CP法]

2009年10月、M. Parrinello[先生]、R. Car先生: Car and Parrinello Named 2009 Fernbach Winners.

________________________________________________2010年9月12日〜16日、Psi-k Conference 2010(開催地:ベルリン、独)[終了]。

2010年11月、"Prof. J. P. Perdew Is One of World's Most Cited"(Thomson Reutersによる)、案内ページ

2011年3月11日東日本(東北、関東太平洋岸)がマグニチュード9の地 震に見舞われる。同時に起こった原発事故も重なり、関東方面の電力事情が逼 迫する。このため多くのスーパーコンピュータの稼働が一時的に止まり、稼働 開始後も部分的な稼働(縮退運転)を強いられる。→スパコンの停止は多くの 第一原理計算が実行出来なくなることを意味した(勿論、事情は仕方ないし、 代替方法はあるが、、、)。

________________________________________________2011年4月1日、物質・材料研究機構 理論計算科学 ユニット(〔旧〕 計算科学センター)及び、その 下に材料特性理論 グループ(〔旧〕第一原理反応グループ)、量子物性シミュレーショング ループ等発足。

_____________________________________2011年6月、次世代スパコン「京」(神戸)がTOP500 で一位(8.162ペタフロップス)となる。

2011年3月11日に起こった東日本大震災+福島第一原発事故による電力 事情の逼迫により、同年7月1日から関東において厳しい電力使用制限が課さ れていた。勿論、研究機関や大学のスパコンも例外でなく、多くのところで縮 退運転や一部稼働停止となっていた(通常運転のままのところもあった)。こ の状況は2011年9月初旬頃まで続いた。

________________________________________________2011年10月31日〜11月2日、第14回第一原理 電子状態計算アジアワークショッ プ(東大、本郷)。

2011年、世界化学年

2011年頃、マテリアルズ・インフォマティクスの黎明期(←米国)[参考 ペー ジ(NIMS)]

_____________________________________2011年〜2012年、次世代スーパーコンピューター” 京”の出現、TOP500で一位となる(2012年6月にIBMのセコイア〔米国ロー レンス・リバモア研究所〕に抜かれる)。

2012年初夏頃、WIEN2k(FLAPWの コードパッケージ)、2000ライセンスを達成。

_____________________________________第一原理計算によるものではないが、細菌1個の一生をシ ミュレーションで完全に再現する(米国スタンフォード大学などによる)。

______________2012年、計算規模:炭素(C)一千万原子の計算(arXiv:1210.1531←題目:"Ten-million-atom electronic structure calculations at the K computer with a massively parallelized order-N theory")。使用計算機は京コンピュータ。手法は、ELSES(←オーダーN法)。

2013年初頭頃、"CASTEP achieves $30 million in sales":CASTEPの売り上げ3千万ドルに達する。

________________________________________________2013年、MateriApps(*)(物質科学シミュ レーションのポータルサイト、CMSI)立ち上がる。
2013年7月、[MateriApps Live](CMSI)登場。


________________________________________________2014年11月10日、11日、International Symposium on Extended Molecular Dynamics and Enhanced Sampling: Nose Dynamics 30 Years、開催地:慶応大学三田キャンパス(東京)、詳細は案内ページ参照。

2014年、Prof. Michael Payne(University of Cambridge):2014 Swan Medal

________________________________________________2015年11月9日〜11日、第18回第一原理電子状 態計算アジアワーク ショップ(物性研〔柏、千葉、日本〕)[終了]。

________2015年、 4月、物質・材料研究機構:独立行政法人→国立研究開発法人へ法人分類の名 称が変更される。

________2015年、 7月、物質・材料研究機構に、情 報統合型物質・材料研究拠点[*](情報統 合型物質・材料開発イニシアティブ←マテリアルズ・インフォマティクス 関連)が設置される。

________2015年、 11月、産総研に、機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センターが設 置される。

現在 [先頭へ]

今は昔

________________________________________________2016年4月1日、物質・材料研究機構 理論計算科学 ユニットは同年 3月31日で閉鎖。材料特性理論グループ(〔旧〕 第一原理反応グループ)、量子物性シミュレーショングループは、国際ナノアー キテクトニクス研究 拠点所属となる。

(記録更新)2016年、バンド計算関連で最も著者数が多い論文(と思われ る):"K. Lejaeghere, et al., "Reproducibility in density functional theory calculations of solids", Science Vol. 351, Issue 6280 25 March 2016"←2007年の論文の著者数は数えてみたところ67名だった。 今回の論文の著者数は、69名

_____________________________________2016年4月、Walter Kohn先生死去。

今年は、
NCPS95が公開されてから20年(公開は1995年度で、実際は1996年 に公開したものと思われる〔←調査中〕)。
筆者が最初のウェブページを開設してから20年(←1996年5 月23日)。


近未来 [先頭へ]

________________________________________________2016年9月5日〜9月9 日、第29回CMDワー クショップ[開催予定]。

________________________________________________2016年10月31日〜11月2日、第19回第一原理電子状態計算アジアワークショップ、開催地:D-Link Hall, B001, Science Building III, National Chiao Tung University(台湾)[開催予定]。

より大規模な系へ(オーダーN、ハイブリッドなど)。

より高い精度へ(LDAを越える試みなど)。

従来困難だった対象へのアプローチ(複雑な化学反応や触媒反応、ナノ構造、高分子、タンパク質、DNA、生物〔ウィルス〕など)

新しいアプローチ(TDDFT、有限温度、非断熱、励起状態、多体問題、強相関など)、データベース化(+マテリアルズ・インフォマティクス、ビッグデータ)とその利用。

新しい計算機(量子コンピューター、DNA〔分子〕計算機)。

_____________________________________大規模並列コンピューターの時代(→例:次世代スパコン 〔エクサスケール〕?)。

遠い未来 [先頭へ]

アボガドロ数(参考文献:伊藤伸泰、「アボガドロ数への挑戦」、日本物理学会誌、第67巻、第7号(2012年7月号)、478頁)
参考資料1:応用物理、第69巻 第8号 (2000) 965頁、「20世紀における計算物理と将来展望」、寺倉清之、表1(969頁)
参考資料2:日本物理学会誌、第64巻 第4号 (2009) 241頁、「第一原理電子状態計算の現状と課題:概観」(特集「電子状態の第一原理計算の現状と課題」)、今田正俊、常行真司、寺倉清之、表1(242頁)
参考サイト:[量子力学の歴史]ページ(立川先生による)
参考サイト2:[インターネット歴史年表](httpsページ、JPNICのページ)
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