| 研究課題/領域番号 |
23K23023
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01755 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26010:金属材料物性関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
熊谷 悠 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (00722464)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
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| キーワード | 酸素空孔 / 表面 / 第一原理計算 / 表面空孔 / 点欠陥 / 機械学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
触媒や光触媒など、表面上での化学反応は、表面に存在する点欠陥が重要な役割を担っている。そこで本研究では、酸化物表面近傍での酸素空孔を対象に、第一原理計算に基づいた系統的研究を行う。本研究の鍵となるのが、表面近傍での点欠陥に関する高精度第一原理計算手法の開発である。応募者は、先行研究において固体中の点欠陥形成エネルギーの計算手法を開発しており、この経験と知識を基に新規計算手法を開発する。その後、本手法を用いて、およそ50酸化物を対象に系統的計算を行い、得られた結果を用いて線形回帰モデルによる機械学習を実行する。これにより、酸化物表面上における酸素空孔物性の統一的理解を得る。
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| 研究実績の概要 |
触媒や光触媒など、表面上での化学反応は、表面近傍に存在する点欠陥が重要な役割を担っている。このため、表面欠陥と触媒性能の因果関係及びその物質毎の傾向を知ることが、 革新的触媒・光触媒材料の開発には必要不可欠である。そこで本研究では、酸化物表面近傍 での酸素空孔を対象に、第一原理計算に基づいた系統的研究を行う。本研究の鍵となるのが、 表面近傍での点欠陥に関する高精度第一原理計算手法の開発である。研究開始時点では、表面上の欠陥形成エネルギーを、系統的に勝つ高精度に計算する方法がなかった。そこで、2022年度には、これを実現するための手法を開発した。そして、その手法を用いて汎用的なpydefect_2dプログラムを開発した。このプログラムは、2次元半導体材料の点欠陥解析に広く利用されることを目指しており、オープンソースとして公開している。また、このプログラムの応用例として、代表的な2次元半導体材料であるMoS2やTeO2における固有点欠陥およびドーピングに関する系統的計算も進めている。これにより、これらの材料の特性や性能に関する一般的理解が深まり、新たな応用の可能性が広がることが期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
現在までに、最も困難な計算手法およびプログラム開発を終了していることから、進捗は順調である。
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| 今後の研究の推進方策 |
開発したプログラムを、代表的な２次元半導体であるMoS2やTeO2に応用するとともに、TiO2表面上の欠陥計算へと応用する。
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