第1章
第一原理フォノン計算
密度汎関数摂動論（DFPT）、凍結フォノン法、現代的なソフトウェアツールを 含む第一原理フォノン計算の包括的な解説。
DFPT
凍結フォノン
Phonopy
Quantum ESPRESSO
シリーズ概要
この上級シリーズでは、現代の材料発見で使用される計算手法から トポロジカルフォノニクスのような新興分野まで、フォノン物理学の 研究レベルのトピックを扱います。理論的理解と実用的な計算ツール、 そして現在の研究方向性を結びつけることに焦点を当てています。
学習目標
- DFPTおよび関連手法を用いた第一原理フォノン計算を習得する
- 非調和性と有限温度フォノン物理の取り扱いを理解する
- 熱伝導率のためのボルツマン輸送方程式を解けるようになる
- フォノンバンド構造におけるトポロジカル概念を把握する
- 材料設計のためのフォノンエンジニアリング戦略を学ぶ
前提知識
- フォノン物理学（中級）シリーズの修了
- 量子力学と統計力学の強固な基礎
- 密度汎関数理論（DFT）の基礎知識
- プログラミング経験（Python、基本的なFortran/Cがあると望ましい）
- 群論の基礎の理解
章一覧
第2章
非調和フォノンと相転移
調和近似を超えて：自己無撞着フォノン理論、ソフトモード、 構造相転移、有限温度フォノン特性。
SCPH理論
ソフトモード
相転移
有限温度
第3章
熱輸送計算
反復BTE解法、ShengBTE、熱特性予測のための機械学習手法を 含む熱伝導率の現代的計算アプローチ。
BTE解法
ShengBTE
四フォノン
機械学習
第4章
トポロジカルフォノン
ワイルフォノン、フォノンエッジ状態、2次元材料およびメタマテリアルにおける フォノントポロジーを含む、フォノンバンド構造のトポロジカル概念。
ベリー位相
ワイルフォノン
エッジ状態
2D材料
第5章
フォノンエンジニアリング
熱電材料、熱管理、フォノニック結晶、新興応用を含む フォノン特性をエンジニアリングするための戦略。
熱電材料
熱管理
フォノニック結晶
ナノスケール熱