第一原理計算に基づいた材料インフォマティクス

• 研究課題/領域番号: 15H02286
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性・材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田中 功 京都大学, 工学研究科, 教授 (70183861)
• 連携研究者: 世古 敦人 京都大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10452319) ; 東後 篤史 京都大学, 構造材料元素戦略研究拠点ユニット, 特定准教授 (10610529)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円); 2017年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2016年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円); 2015年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
• キーワード: 第一原理計算 / データサイエンス / 2次電池正極材料 / 材料探索 / 統計熱力学計算 / 機械学習 / 結晶構造記述子

研究成果の概要

第一原理計算に立脚して合理的な材料探索を可能とするために，多数の第一原理計算を多重実行するための技術開発，結晶構造を記述子化する手法開発，ならびにクリギングなどの効率的な探索法を開拓し，一連の材料探索の流れを構築した．具体的には，可視光応答性光触媒として期待される新規スズ化合物発見，元素情報・結晶構造情報に基づいた一般的化合物記述子の開発，ベイズ最適化に基づいた低格子熱伝導材料の発見などの成果が上がった．その結果，新しい材料探索の流れを構築することができたと考えている．

研究成果

• [雑誌論文] Discovery of a Novel Sn(II)-Based Oxide β-SnMoO (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Hayashi, S. Katayama, T. Komura, Y. Hinuma, T. Yokoyama, K. Mibu, F. Oba and I. Tanaka
  • 雑誌名: Advanced Science 巻: 4-1 号: 1 ページ: 1600246-1600246
  • DOI: 10.1002/advs.201600246
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] First-Principles Selection of Solute Elements for Er-Stabilized Bi2O3 Oxide-Ion Conductor with Improved Long-Term Stability at Moderate Temperatures (2017)
  • 著者名/発表者名: Shitara, K, Moriasa, T, Sumitani, A, Seko, A, Hayashi, H, Koyama, Y, Huang, R, Han, DL, Moriwake, H and Tanaka I
  • 雑誌名: CHEMISTRY OF MATERIALS 巻: 29-8 号: 8 ページ: 3763-3768
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b00846
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impacts of first principles calculations in engineering ceramics (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 124 号: 8 ページ: 791-795
  • DOI: 10.2109/jcersj2.16093
  • NAID: 130005255864
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] First-principles interatomic potentials for ten elemental metals via compressed sensing (2015)
  • 著者名/発表者名: Seko, A., Takahashi, A. and Tanaka, I.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 92 号: 5 ページ: 054113-054113
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.054113
  • NAID: 120005690126
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prediction of Low-Thermal-Conductivity Compounds with First-Principles Anharmonic Lattice-Dynamics Calculations and Bayesian Optimization (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsuto Seko, Atsushi Togo, Hiroyuki Hayashi, Koji Tsuda, Laurent Chaput, Isao Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 20 ページ: 205901-205901
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.205901
  • NAID: 120005670878
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 第一原理計算に基づいた材料開発に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中 功
  • 学会等名: 日本金属学会2018春期講演大会
  • 招待講演