2023 Fiscal Year Annual Research Report
Computational design of functional core using informatics approaches
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
19H05787
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
溝口 照康 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70422334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
世古 敦人 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10452319)
豊浦 和明 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60590172)
柴田 基洋 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40780151)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 機能コア / 界面 / 表面 / 転位 / 機械学習 / 第一原理計算 / 計測インフォマティックス / プロセスインフォマティックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機能コアは格子欠陥が持つ幾何学的な自由度と外場の影響に伴う構造変化の自由度のため，その構造機能相関を理解することは容易ではない．本計画班は情報科学手法を活用した手法開発により機能コア開発を加速させる役割を担う．
2023年度において，これまでと同様に様々な系における機械学習ポテンシャルを開発し，Repositoryへの公開を続けている．また，第一原理計算結果より機械学習ポテンシャルを構築するためのコードpypolymlpをgithubに公開した．また，機械学習ポテンシャルを用いた機能コア解析において，局所安定に収束する可能性が高いため，大域的結晶構造探索手法や有限温度における熱力学量計算手法を新たに提案した．準安定構造が多く存在する機能コアにおいても，効率的かつ探索範囲の広い結晶構造探索が可能となった．さらに，熱力学計算手法開発と並行し，力定数計算のためのコードsymfcの公開を行った．
また，イオン機能コアの理論解析のための手法開発も続け，大域最適化アルゴリズムDIRECTと勾配法による局所最適化を融合した決定論的な大域的構造探索手法を開発し，従来法よりもはるかに優位であることを明らかにした．また，イオン機能コアの拡散評価手法を新たに開発した．これは，加速MD法のひとつであるmetadynamics法を活用したものであり，イオン機能コアの原子ジャンプ頻度や拡散係数を効率的に見積もることができる．また，プロセス班とも連携し，イオン機能コアのドーパントとその配置効果を第一原理計算によって明らかにした．
さらに，計測との連携も深め，XANES/ELNESから，価電子帯の情報を抽出できることを明らかにし，一本のスペクトルから，価電子帯と伝導帯の両方の電子構造を取得可能な手法を開発した．2023年度においてはプロセスインフォマティックスに関するアプローチも実践し，機能コア効果を利用した新たな新規物質の探索も達成している．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Full automation of point defect detection in transition metal dichalcogenides through a dual mode deep learning algorithm2024
Author(s)
Dong-Hwan Yang, Yu-Seong Chu, Odongo Francis Ngome Okello, Seung-Young Seo, Gunho Moon, Kwang Ho Kim, Moon-Ho Jo, Dongwon Shin, Teruyasu Mizoguchi, Sejung Yang, Si-Young Choi
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Journal Title
Mater. Horizon,
Volume: 11
Pages: 747-757
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effect of inorganic material surface chemistry on structures and fracture behaviours of epoxy resin2024
Author(s)
T. Miyata, Y. Sato, HF, Wang, A. Kumagai, Y. Kawagoe, K. Shirasu, S. Kinoshita, K. Yoshida, HH Huang, T. Okabe, M. Mizukami, K. Hagita, T. Mizoguchi, and H. Jinnnai
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Journal Title
Nature Comm
Volume: 15
Pages: 1898-1-12
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A lithium superionic conductor for millimeter-thick battery electrode2023
Author(s)
Y. Lee, S. Song, H. Kim, K. Nomoto, H. Kim, X. Sun, S. Hori, K. Suzuki, N. Matsui, M. Hirayama, T. Mizoguchi, T. Saito, T. Kamiyama, and R. Kanno
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Journal Title
Science
Volume: 381
Pages: 50-53
DOI
Peer Reviewed
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