The use of particle swarm optimization for accelerating analyses of chemical reactions inside low-dimensional nanospace

• Project/Area Number: 24K21714
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 湯村 尚史 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (80452374)
• Project Period (FY): 2024-06-28 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2026: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2025: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 粒子群最適化 / 密度汎関数法計算 / ナノ空間 / 化学反応 / 遷移状態

Outline of Research at the Start

本研究課題は,　低次元ナノ空間における化学反応に注目し, その活性化エネルギーを最小とする低次元材料を探索する. この目的を達成するには, 多種多様な低次元材料のナノ空間における化学反応を網羅的に探索する必要がある. この網羅探索には, 莫大な計算コストが必要となる密度汎関数法 (DFT) 計算では太刀打ちできない. そこで本研究では, ファン・デル・ワールス力を考慮した粒子群最適化法に基づく遷移状態探索プログラムを新たに構築し, ナノ空間における化学反応における中間体および遷移状態を高速に算出し, 活性化エネルギーを最小化する低次元材料を探索する.