計算科学による分子自動探索技術の開発と次世代太陽電池への応用

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05390
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 今村 穣 東京都立大学, 理学研究科, 客員教授 (60454063)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 分子自動生成 / 逆問題 / 有機薄膜太陽電池 / インフォマティクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、これまで開発してきた自動探索スキームを基盤に、特定の物性を示す分子を自動探索可能なプラットフォームを開発する。さらに、次世代太陽電池材料である有機薄膜太陽電池に適用し、新材料を提案する。
光物性をターゲットとしてモンテカルロ木探索に基づく分子生成の検討を行い、おおよそターゲット物性を再現する分子の作成に成功し、その成果を論文に発表した。一方で、より効率的で且つ幅広い分子の探索を可能な分子生成スキームの必要性も示された。そのため、ビルディングブロックを用いたVAEベースの分子生成スキームに関して検討を行った。これまで用いていた原子ベースでの分子生成と比較して、分子のデータベースから抽出したビルディングブロックを用いると高速に分子生成が可能であり、また妥当な分子が生成されることがわかった。当然ではあるが、分子のデータベースに含まれていないビルディングブロックを有する分子は作成不可能であり注意が必要である。引き続き様々なタイプの分子に関して検討を行う。量子GANを用いた分子生成にも、量子コンピュータの高次元の化学空間の観点から注目しており、今後分子生成が困難と思われるターゲットに対して数値検証を行っていきたい。
最終的には、高速に分子生成が可能となるような分子パーツベースの分子生成や大域的な分子探索が可能とするアルゴリズムの導入により、有機薄膜太陽電池の候補分子を自動探索可能なプラットフォームを開発する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

特定の光物性を満たす分子生成には成功したが、さらなる効率的な分子生成を目指し、新しい分子生成アルゴリズムの数値検証・確立を行う。

Strategy for Future Research Activity

国内会議、国際会議に出席し、分子生成の情報収集を行い、本検討の加速を試みる。

Causes of Carryover

コロナ渦で学会出張の予定が中止となったため研究費を使用できなかった。状況を見ながらであるが学会出張を考えたい。