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Query-and-Learn Machine Learning framework to model the stability mechanism of REFe12 magnets

研究課題

研究課題/領域番号 21K14396
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26010:金属材料物性関連
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

NGUYEN DuongNguyen  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (20879978)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードmaterials discovery / structure prediction / rare-earths magnets / Dempster-Shafer theory / Sm-Fe magnets / evidence-based theory / active learning / SmFe12 / materials exploration / REFe12 magnets
研究開始時の研究の概要

This research aim to model stability mechanisms and monitor the discovery process of RE(Fe1-x-yAxBy)12 magnets using Machine Learning (ML) with RE as rare-earth; A and B as Ga, Co, Mo, Cu, Al, and Ti substituted elements. We build a query-and-learn method comprising Active learning and mechanism-based similarity measurement to learn stability mechanism from the discovery’s feedback. Three results are expected: (1) model stability mechanism by ML, (2) unveil meaningful structure-stability correlations, and (3) monitor the discovery process of REFe12-substituted structures.

研究成果の概要

REFe磁石を研究するための機械学習フレームワークを構築することを目指して、以下の3つの主な目標を達成した:(1)ThMn12型磁石と様々な置換元素を含むSmFe12の量子計算を用いて、材料発見のためのデータクエリの量子計算コストを最適化するアクティブラーニングベースのフレームワークを開発した。(2)Sm-Fe族の結晶構造とその安定性の関係を探るため、多目的結晶構造探索を最適化する進化的アルゴリズムベースのフレームワークを開発した。(3)物理的特性に基づく材料の類似性尺度を開発し、この方法ではデンプスター・シェーファー証拠理論に基づいた類似性測定に不確実性が組み込まれた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

This work contributes to the research of rare-earth iron-based magnetic materials by (1) finding optimal materials composition of high-performance magnet discovery and (2) introducing Machine Learning frameworks with standardized materials discovery process and results interpretation.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 11件)

  • [雑誌論文] Machine learning-aided Genetic algorithm in investigating the structure property relationship of SmFe12-based structures2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Duong-Nguyen、Dam Hieu-Chi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 133 号: 6 ページ: 063902-063902

    • DOI

      10.1063/5.0134821

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evidence-based data mining method to reveal similarities between materials based on physical mechanisms2023

    • 著者名/発表者名
      Ha Minh-Quyet、Nguyen Duong-Nguyen、Nguyen Viet-Cuong、Kino Hiori、Ando Yasunobu、Miyake Takashi、Denoeux Thierry、Huynh Van-Nam、Dam Hieu-Chi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 133 号: 5 ページ: 053904-053904

    • DOI

      10.1063/5.0134999

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Explainable active learning in investigating structure stability of SmFe12-α-βXαYβ structures X, Y {Mo, Zn, Co, Cu, Ti, Al, Ga}2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Duong-Nguyen、Kino Hiori、Miyake Takashi、Dam Hieu-Chi
    • 雑誌名

      MRS Bulletin

      巻: 48 号: 1 ページ: 31-44

    • DOI

      10.1557/s43577-022-00372-9

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of Structural Heterogeneities in Particles of Lithium Nickel Manganese Oxide Cathode Materials by Ptychographic X-ray Absorption Fine Structure2021

    • 著者名/発表者名
      Uematsu Hideshi、Ishiguro Nozomu、Abe Masaki、Takazawa Shuntaro、Kang Jungmin、Hosono Eiji、Nguyen Nguyen Duong、Dam Hieu Chi、Okubo Masashi、Takahashi Yukio
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 12 号: 24 ページ: 5781-5788

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c01445

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evidence-based recommender system for high-entropy alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Minh-Quyet Ha, Duong-Nguyen Nguyen, Viet-Cuong Nguyen, Takahiro Nagata, Toyohiro Chikyow, Hiori Kino, Takashi Miyake, Thierry Denoeux, Van-Nam Huynh, Hieu-Chi Dam
    • 雑誌名

      Nature Computational Science

      巻: 1 号: 7 ページ: 470-478

    • DOI

      10.1038/s43588-021-00097-w

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Multi-objective virtual screening with structure prompting2024

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Duong-Nguyen, Kino Hiori, Miyake Takashi, Dam Hieu-Chi
    • 学会等名
      Sixty-third Sanibel Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Query-and-learn Based Active Learning Framework for Screening New SmFe12 Structures2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Duong-Nguyen, Dam Hieu-Chi
    • 学会等名
      11th International Conference on Materials for Advanced Technologies
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Application of Evidence Theory for Revealing Similarity Between Materials Based on Physical Mechanisms2023

    • 著者名/発表者名
      Ha Minh-Quyet, Nguyen Duong-Nguyen, Dam Hieu-Chi
    • 学会等名
      11th International Conference on Materials for Advanced Technologies
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Machine learning-aided Genetic Algorithm in investigating structure-stability relationship of SmFe12 based structures2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Duong-Nguyen, Kino Hiori, Miyake Takashi, Dam Hieu-Chi
    • 学会等名
      Materials Research Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Query-and-learn Based Active Learning Framework for Screening New SmFe12 Structures2023

    • 著者名/発表者名
      Duong-Nguyen NGUYEN, Hieu-Chi DAM
    • 学会等名
      11th International Conference on Materials for Advanced Technologies
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Application of Evidence Theory for Revealing Similarity Between Materials Based on Physical Mechanisms2023

    • 著者名/発表者名
      Minh-Quyet HA, Duong-Nguyen NGUYEN, Hieu-Chi DAM
    • 学会等名
      11th International Conference on Materials for Advanced Technologies
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Explainable active learning to investigate the structure-stability of SmFe12-a-BX a Y structures X, Y = {Mo, n, Co, Cu, Ti, Al, Ga}2021

    • 著者名/発表者名
      NGUYEN Duong Nguyen, DAM Hieu Chi
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Active learning in discovery SmFe12-x-yAxBy magnets A, B as Mo, Zn, Co, Cu, Ti, Al, Ga2021

    • 著者名/発表者名
      NGUYEN Duong Nguyen, DAM Hieu Chi
    • 学会等名
      XXXII IUPAP Conference on Computational Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidating atomic-scale phenomena with transmission electron microscopy: a study of gold nanocontact2021

    • 著者名/発表者名
      Dao Duc-Anh, NGUYEN Duong Nguyen, DAM Hieu Chi
    • 学会等名
      XXXII IUPAP Conference on Computational Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep attention model for extracting material structure-property relationships2021

    • 著者名/発表者名
      Vu Tien-Sinh, DINH Duy Tai, NGUYEN Duong Nguyen, DAM Hieu Chi
    • 学会等名
      XXXII IUPAP Conference on Computational Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of evidence theory to recommend solvent mixtures for chemical exfoliation of graphite2021

    • 著者名/発表者名
      Minh Quyet Ha, NGUYEN Duong Nguyen, DAM Hieu Chi
    • 学会等名
      XXXII IUPAP Conference on Computational Physics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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