2021年度公募 seeds-1670 - 【中部】 新材料デザインのための機械学習を用いた結晶構造探索システムの開発
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VISIONビジョン

VISION

ビジョン

元素の組合せは無限!結晶構造探索による新材料設計

入力された組成の安定構造をシミュレーションで予測可能

安定構造を予測する手法は結晶構造探索手法と呼ばれ、リチウムイオン電池や水素貯蔵物質などのエネルギー材料、超伝導物質、半導体および磁性体材料といった様々な産業における新材料設計の基盤ツールとして期待されています。我々が開発しているオープンソースソフトウェアのCrySPYを用いれば、第一原理計算や原子間ポテンシャルによる構造最適化を利用することで簡単な入力から安定構造を予測することが可能です。従来の手法では、ランダム構造か進化的アルゴリズムで構造を生成するのが主流で、いつまで探索しても安定構造が見つけられないこともありました。この問題を解決するため、網羅的に構造を生成して、スクリーニングおよび選択型アルゴリズムにより最安定構造または準安定構造を効率よく探索する手法を開発します。開発した手法はツールとして提供可能なレベルにして、実際に新材料設計の応用を目指します。

USE CASE

最終用途例

新材料設計の基盤ツール

USE CASE 01組成を変えた時の構造安定性

APPLICATION

APPLICATION

組成を変えても合成可能?

いくつかの組成で結晶構造探索を行い、形成エネルギーを計算することで構造安定性、つまりその材料が合成可能かを議論することができます。

STRENGTHS

強み

オープンソースソフトウェア

STRENGTHS 01

結晶構造探索ツールCrySPY

我々が開発しているCrySPYはオープンソースソフトウェアなので企業などでも導入が容易で、要望があればそれに応じてアップデート可能です。

TECHNOLOGY

テクノロジー

結晶構造の全探索

TECHNOLOGY 01

網羅的な初期構造生成機能の開発

数打てば当たるようなランダム構造ではなく、ワイコフ位置の全組合せを用いた構造生成を行います。網羅的な構造生成は安定構造探索のみならず、実験のXRDパターン再現などへ応用が期待できます。

PRESENTATION

共同研究仮説

計算科学による材料設計

共同研究仮説01

結晶構造および物性の予測

結晶構造がわかれば第一原理計算を行うことで電子状態やその他物性が予測できます。この様な手法を活かして材料開発に挑戦したいと考えています。

RESEARCHER

研究者

山下 智樹 長岡技術科学大学
経歴

2011年4月〜2013年3月 日本学術振興会 特別研究員(DC2-PD)

2012年6月〜2013年6月 ノースウエスタン大学 客員研究員

2013年7月〜2016年3月 京都大学学際融合教育研究推進センター 特定研究員

2016年4月〜2019年10月 物質・材料研究機構 統合型材料開発・情報基盤部門NIMSポスドク研究員

2016年6月〜2020年3月 阪大学産業科学研究所 招へい研究員

2019年11月〜現在 長岡技術科学大学 産学融合トップランナー養成センター 産学融合特任准教授

2019年11月〜現在 文部科学省 卓越研究員

 

ウェブサイト: http://owl.nagaokaut.ac.jp/ja/