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2019 年度 実績報告書

次世代材料探索のための離散幾何解析推進

総括班

研究領域次世代物質探索のための離散幾何学
研究課題/領域番号 17H06460
研究機関東北大学

研究代表者

小谷 元子  東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (50230024)

研究分担者 大西 立顕  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (10376387)
内藤 久資  名古屋大学, 多元数理科学研究科, 准教授 (40211411)
高見 誠一  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40311550)
一木 輝久  名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任准教授 (40711156)
古田 幹雄  東京大学, 大学院数理科学研究科, 教授 (50181459)
青柳 岳司  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 総括研究主幹 (50786241)
下川 航也  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60312633)
橋本 幸士  大阪大学, 理学研究科, 教授 (80345074)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード離散幾何学 / トポロジー / 材料 / 階層ネットワーク
研究実績の概要

コロナ禍ではあったがオンラインを積極的に活用することで、これまでと同様に計画研究と公募研究をそれぞれ着実に進める一方で項目間での垂直展開、項目を超えた水平展開による連携を進めた。また、数学・計算科学(情報科学)手法を開発し、共通基盤を構築するために、数学ユニット、情報科学ユニットなど、ユニットごとの勉強会を実施した。特に計画研究との相互作用を深め、新たな展開につなぐことに重点を置いた。班会議や勉強会、セミナー、チュートリアル、国際研究集会などを活発に行うことで班間の融合を進めた。
研究成果発表会および領域会議を2日間にわたりメンバー全体で開催し、平成30年度採択の公募研究の成果も領域で共有した。国際研究集会"Polymers and networks via topology and entanglement"などを開催した。MRM2019のシンポジウムの一つへ本領域も参画し、数学と材料科学の融合をテーマに数多くの研究結果を紹介した。
新型コロナウィルス感染拡大以降、合宿形式による領域会議ができなかったことは新しい領域形成をめざし異なる分野が集結した本領域では辛い状況であったが、一方でオンラインやSlackなどのデジタルコミュニケーションが活発に活用できるようになり、頻度の高い議論の機会を持つことができ、共同研究などはしっかり進めることができた。海外からの研究者の招へいや海外出張が制限により殆どできなかったが、デジタルに構築した関係を今後に活かしたい。
インターフェースである若手研究者は、引き続き、領域内の融合を促進するための勉強会やワークショップの企画、ニュースレターの発行を行うとともに、論文や学会での発表を活発に行った。領域の終了までに次のステップにキャリアを進めることに成功している。
昨年度に続き、連携推進の奨励のための連携研究支援を行い、チームを超えた展開が活発に行われた。

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

オンラインやSlackなどを活用した形式ではあったが、班会議や勉強会、セミナー、チュートリアル、国際研究集会などに対して、連携研究支援を行うことで、チームを超えた展開が活発に行われた。班間の融合、計画研究班との相互作用が進んだ。インターフェースである若手研究者は領域内の融合を促進するための勉強会やワークショップの企画、ニュースレターの発行を行うとともに、論文や学会での発表を活発に行った。研究者として視野を広げたり、分野を超えた議論をすることができたりした。領域終了までに多くの若手研究者が次のキャリアにステップアップすることができた。
国際活動ネットワーク形成の海外出張等、新型コロナウィルスの影響により実現に至らなかったが、オンラインにて議論や発表を積極的に継続した。頻度を上げることができ、研究情報交換にとどまらない共同研究に進むことが容易になった一方、やはり対面でしかできないようなワイルドな意見交換は難しかったように感じた。いずれにしても項目間での垂直展開、項目を超えた水平展開による連携を進める事により多くの分野を超えた共著論文が出版された。また領域としては広がりと深みをもつことができたと考えている。

今後の研究の推進方策

コロナ禍で制限されていた対面による研究会、情報交換の機会や、海外渡航、海外からの招へいが促進できる可能性が高まってきた。領域としての研究の広がりや深みがでてきており、予測を超える成果がでている。このような実績を積極的に情報発信するに良いタイミングであるため、モノグラフ出版、国際研究会への参加、多様な学会でのセッション企画などを行う。
また、引き続き、項目間での垂直展開、項目を超えた水平展開による連携を進めるためのセミナー、チュートリアル、ユニットごとの勉強会やワークショップを行ってゆく。

備考

【News letter 離散幾何と材料】Vol.04, Vol.05 発行
【新聞掲載】(公募A03・総括班) 伊藤良一「安価な水素製造へ道筋 金大など研究グループ」北國新聞朝刊 26ページ, 2019年4月5日
【受賞】(総括班) 塩見雄毅:第14回(2020年)日本物理学会若手奨励賞 (領域3: 磁性),「エキゾチック物質における新奇スピン流現象の開拓」2019年11月

  • 研究成果

    (60件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 14件、 招待講演 18件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (5件)

  • [国際共同研究] UCサンタバーバラ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      UCサンタバーバラ大学
  • [国際共同研究] フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン=ニュルンベルク/ベルリン自由大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン=ニュルンベルク/ベルリン自由大学
  • [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      ケンブリッジ大学
  • [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      オーストラリア国立大学
  • [雑誌論文] Recoverably and destructively deformed domain structures in elongation process of thermoplastic elastomer analyzed by graph theory2020

    • 著者名/発表者名
      H. Morita, A. Miyamoto, M. Kotani
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 188 ページ: 122098

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2019.122098

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A nitrogen-doped nanotube molecule with atom vacancy defects2020

    • 著者名/発表者名
      K. Ikemoto, S. Yang, H. Naito, M. Kotani, S. Sato, H. Sato
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 1807

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15662-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fluctuation?response inequality out of equilibrium2020

    • 著者名/発表者名
      Andreas Dechant, Shin-ichi Sasa
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 117(12) ページ: 6430-6436

    • DOI

      10.1073/pnas.1918386117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Continuous-Time Random Walk for a Particle in a Periodic Potential2019

    • 著者名/発表者名
      Andreas Dechant, Farina Kindermann, Artur Widera, Eric Lutz
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123(7) ページ: 70602

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.123.070602

    • 査読あり
  • [雑誌論文] $C^1$-smooth dependence on initial conditions and delay: spaces of initial histories of Sobolev type, and differentiability of translation in $L^p$2019

    • 著者名/発表者名
      Junya Nishiguchi
    • 雑誌名

      Electronic Journal of Qualitative Theory of Differential Equations

      巻: 91 ページ: 1-32

    • DOI

      10.14232/ejqtde.2019.1.91

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Second-order topological phases protected by chiral symmetry2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Okugawa, Shin Hayashi, and Takeshi Nakanisihi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 ページ: 235302-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.100.235302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A metal?peptide capsule by multiple ring threading2019

    • 著者名/発表者名
      T. Sawada, Y. Inomata, K. Shimokawa, M. Fujita
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10(1) ページ: 5687

    • DOI

      10.1038/s41467-019-13594-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and Unimolecular ESA-CF Polymer Cyclization of Zwitterionic Telechelic Precursors2019

    • 著者名/発表者名
      T. Konomoto, K. Nakamura, T. Yamamoto, Y. Tezuka
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52(23) ページ: 9208-9219

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b01793

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Programmed Polymer Folding with Periodically-Positioned Tetrafunctional Telechelic Precursors by Cyclic Ammonium Salt Units as Nodal Points2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kyoda, T. Yamamoto, Y. Tezuka
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 141, 18 ページ: 7526-7536

    • DOI

      10.1021/jacs.9b02459

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A physicist-friendly reformulation of the Atiyah-Patodi-Singer index and its mathematical justification2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya, Mikio Furuta, Shinichiroh Matsuo, Tetsuya Onogi, Satoshi Yamaguchi, Mayuko Yamashita
    • 雑誌名

      PoS LATTICE2019

      巻: 61 ページ: -

    • DOI

      10.22323/1.363.0061

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Eigenvalues of the Laplacian on the Goldberg-Coxeter constructions for 3- and 4-valent graphs2019

    • 著者名/発表者名
      T. Omori, H. Naito, T. Tate,
    • 雑誌名

      Electron. J. Combin

      巻: 26(3) ページ: 31pp.

    • DOI

      10.37236/8481

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multifractal Analysis of Microphase Separated Structure in Block Copolymers2019

    • 著者名/発表者名
      Ito Mariko I., Yamanaka Sadato, Aoyagi Takeshi, Ohnishi Takaaki
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 18(5) ページ: 214-216

    • DOI

      10.2477/jccj.2019-0043

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Non Commutative Geometry and Topological Phase2020

    • 著者名/発表者名
      小谷元子
    • 学会等名
      Indo Japan Joint Workshop on Quantum Computation & Information
    • 国際学会
  • [学会発表] 数学でミクロとマクロをつなぐ2020

    • 著者名/発表者名
      小谷元子
    • 学会等名
      第8回世界トップレベル研究拠点プログラム(WPI)サイエンスシンポジウム 数学の驚くべき力 数学が繋ぐ多様な世界
    • 招待講演
  • [学会発表] $C^1$-smooth dependence on initial conditions and delay: spaces of initial histories of Sobolev type, and differentiability of translation in $L^p$2020

    • 著者名/発表者名
      Junya Nishiguchi
    • 学会等名
      ICMC Summer Meeting on Differential Equations -- 2020 Chapter
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Geometric and spectral properties of directed graphs under a lower Ricci curvature bound2020

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sakurai
    • 学会等名
      Riemannian Geometry and Geometric Analysis, University of Tsukuba
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction of higher-order topological phases with chiral symmetry2020

    • 著者名/発表者名
      奥川 亮
    • 学会等名
      新学術領域研究A01班会議
  • [学会発表] 非エルミート性およびカイラル対称性に由来する新しいトポロジカル相2020

    • 著者名/発表者名
      奥川 亮
    • 学会等名
      物性理論研究室
  • [学会発表] Discrete geometric analysis for materials research2019

    • 著者名/発表者名
      Motoko KOTANI
    • 学会等名
      ICCM 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Non commutative geometry for Topological Phase2019

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      In and around Topological Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MATHEMATICAL CHALLENGES FOR MATERIALS DESIGN BASED ON DISCRETE GEOMETRIC ANALYSIS2019

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      2019 KWMS International Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical challenges for materials design2019

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      Frontiers in Mathematical Science Research Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 次世代材料探索のための数学ー材料科学連携2019

    • 著者名/発表者名
      小谷元子
    • 学会等名
      SIP シンポジウム2019
    • 招待講演
  • [学会発表] Carbon structures in two and three dimensions2019

    • 著者名/発表者名
      Andreas Dechant
    • 学会等名
      MRM2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon structures in two and three dimensions2019

    • 著者名/発表者名
      Andreas Dechant
    • 学会等名
      Discrete geometric analysis and related topics
  • [学会発表] 履歴の延長と正則性に基づく関数微分方程式の理論について2019

    • 著者名/発表者名
      西口 純矢
    • 学会等名
      微分方程式の総合的研究
    • 招待講演
  • [学会発表] Smooth dependence with respect to delay: temporal order of reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Junya Nishiguchi
    • 学会等名
      MRM2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 分岐パラメータとしての時間遅れ2019

    • 著者名/発表者名
      西口 純矢
    • 学会等名
      第1回 時間遅れが誘導する現象と数理
  • [学会発表] ある不連続な関数微分方程式と $L^p$ 空間における合成作用素の滑らかさとの関係2019

    • 著者名/発表者名
      西口 純矢
    • 学会等名
      日本数学会2019年度秋季総合分科会 函数方程式論分科会
  • [学会発表] 時間遅れ滑らか依存性:時間遅れがもたらす平滑化効果と反応の時間的順序2019

    • 著者名/発表者名
      西口 純矢
    • 学会等名
      日本応用数理学会2019年度年会 正会員主催OS応用力学系
  • [学会発表] $C^1$-smooth dependence with respect to history in Sobolev space $W^{1,1}$ and constant delay: beyond Lipschitz continuous histories2019

    • 著者名/発表者名
      Junya Nishiguchi
    • 学会等名
      11th Colloquium of the Qualitative Theory of Differential Equations
    • 招待講演
  • [学会発表] $C^1$-smooth dependence with respect to history in Sobolev space $W^{1, 1}$ and constant delay: beyond Lipschitz continuous histories2019

    • 著者名/発表者名
      Junya Nishiguchi
    • 学会等名
      The 1st Hungary-Japan Workshop on Delay Equations and Mathematical Epidemiology
    • 招待講演
  • [学会発表] Smooth dependence on history and delay: its connection with composition operators and temporal order of reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Junya Nishiguchi
    • 学会等名
      力学系 -新たな理論と応用に向けて-
  • [学会発表] Comparison inequalities on directed graphs under a lower Ollivier Ricci curvature bound2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sakurai
    • 学会等名
      Material Research Meeting, Yokohama Symposia
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Geometric and spectral properties of directed graphs under a lower Ricci curvature bound2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sakurai
    • 学会等名
      Geometry Seminar, Osaka University
    • 招待講演
  • [学会発表] Geometric and spectral properties of directed graphs under a lower Ricci curvature bound2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sakurai
    • 学会等名
      Geometry Seminar, Tohoku University
    • 招待講演
  • [学会発表] Concentration of measure phenomena on Dirichlet eigenvalues of Laplacian2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sakurai
    • 学会等名
      Geometry and Probability
    • 招待講演
  • [学会発表] Concentration of measure phenomena on Dirichlet eigenvalues of Laplacian2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sakurai
    • 学会等名
      Geometry Seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] One dimensional weighted Ricci curvature and displacement convexity of entropies2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Sakurai
    • 学会等名
      5th Summer School on "Stochastic and Geometric Analysis"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高次トポロジカル相に関するポスター発表2019

    • 著者名/発表者名
      奥川 亮
    • 学会等名
      NTTI-BEC 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] カイラル対称性に由来する高次トポロジカル相2019

    • 著者名/発表者名
      奥川 亮
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [学会発表] 3次元トポロジーと材料科学2019

    • 著者名/発表者名
      下川航也
    • 学会等名
      第13回物性科学領域横断研究会(領域合同研究会)
  • [学会発表] 格子上のハミルトニアンに対するトポロジーとコーナー状態2019

    • 著者名/発表者名
      林晋
    • 学会等名
      第13回物性科学領域横断研究会(領域合同研究会)
  • [学会発表] Curved carbon networks in two and three dimensions2019

    • 著者名/発表者名
      Andreas Dechant
    • 学会等名
      第13回物性科学領域横断研究会(領域合同研究会)
  • [学会発表] カイラル対称性に保護された高次トポロジカル相2019

    • 著者名/発表者名
      奥川 亮
    • 学会等名
      第13回物性科学領域横断研究会(領域合同研究会)
  • [学会発表] Topological corner and hinge modes in second-order topological phases protected by chiral symmetry2019

    • 著者名/発表者名
      奥川 亮
    • 学会等名
      Topological Materials Science 2019(TopoMat2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Second-order topological phases realized by chiral symmetry2019

    • 著者名/発表者名
      奥川 亮
    • 学会等名
      MRM2019
    • 国際学会
  • [学会発表] ブロック共重合体のミクロ相分離構造に対するマルチフラクタル解析2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤真利子, 山中貞人, 青柳岳司, 大西立顕
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2019年秋季年会
  • [学会発表] Carbon structures and a discrete surface theory2019

    • 著者名/発表者名
      Hisashi NAITO, Toshiaki OMORI, Chen TAO and Motoko Kotani
    • 学会等名
      Mathematical Materials Sciences, MRM 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 「次世代物質探索のための離散幾何学」ホームページ

    • URL

      https://www.math-materials.jp/

  • [備考] グラフェン構造を数学的観点から設計し、その優位性を電気化学イメージングにより初めて実証

    • URL

      https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/achievements/press/2019/20190404_001128.html

  • [学会・シンポジウム開催] Workshop "Topological phenomena in non-Hermitian and non-equilibrium systems"2020

  • [学会・シンポジウム開催] PROGRESS IN THE MATHEMATICS OF TOPOLOGICAL STATES OF MATTER2019

  • [学会・シンポジウム開催] 国際シンポジウム "Polymers and networks via topology and entanglement"2019

  • [学会・シンポジウム開催] Deep Learning and Physics 20192019

  • [学会・シンポジウム開催] MRM2019内Symposium B-3, Mathematical Materials Science -Mathematical Approaches for Materials Designs in the Data Driven Society-2019

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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