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2021 年度 実績報告書

複雑ネットワーク解析に基づく物質・材料探索

計画研究

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 17H06468
研究機関立教大学

研究代表者

大西 立顕  立教大学, 人工知能科学研究科, 教授 (10376387)

研究分担者 高橋 数冴  東京大学, 医科学研究所, 助教 (00909385)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード高分子ブロック共重合体 / ミクロ相分離 / エラストマー / 結晶性高分子 / 広角X線回折 / 小角X線散乱 / ランダムフォレスト / 生分解性
研究実績の概要

高分子ブロック共重合体のミクロ相分離構造の解析を行った.ミクロ相分離の構造データから応力ひずみ挙動を3次元畳み込みニューラルネットワークで予測する課題において,転移学習を用いることで先行研究より高性能な手法を開発した.
エラストマーの重み付きネットワーク表現と一軸伸長におけるネットワーク構造の変化を解析し,架橋点のゴム弾性への寄与の仕方が架橋反応濃度によって異なることを明らかにした.
結晶性高分子のX線散乱回折データの解析も行った.結晶性高分子は分子鎖が折りたたまれた階層的な結晶構造を有するが,各階層の結晶構造,生成条件,物性の間の関係は明らかになっていない.結晶性高分子のX線散乱回折データでは機械学習を適用できる体系的なデータが少なく,ランダムフォレストを用いた特徴量解析はほとんど行われていない.そこで,ポリ乳酸を様々な条件によって成形し,結晶格子,ラメラ結晶に対応する構造を広角X線回折と小角X線散乱で測定したデータを共同研究者から提供いただいた.ランダムフォレストを用いてそれぞれの物性に対する結晶構造や成形条件の影響を解析した結果,生分解性と形状安定性は異なった階層のX線散乱回折データの重要度が高いことが示唆された.成形条件のみの解析では結晶化温度が最も重要な説明変数であったが,成形条件やX線散乱回折データ等さまざまな特徴量を同時に説明変数としてランダムフォレスト回帰を行うことにより,結晶化温度よりも物性に関与する結晶構造を抽出することができた.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] エラストマーの一軸伸長における重み付きネットワーク構造の変化2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤真利子, 天本義史, 大西立顕
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 20 ページ: 89-91

    • DOI

      10.2477/jccj.2021-0040

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 3次元畳み込みニューラルネットワークの転移学習を用いたブロック共重合体の応力ひずみ曲線予測2021

    • 著者名/発表者名
      川口裕靖, 伊藤真利子, 青柳岳司, 大西立顕
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 20 ページ: 100-102

    • DOI

      10.2477/jccj.2021-0037

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ランダムフォレストを用いた結晶性高分子のX線散乱回折データの解析2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋数冴, 天本義史, 菊武裕晃, 伊藤真利子, 高原淳, 大西立顕
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 20 ページ: 103-105

    • DOI

      10.2477/jccj.2021-0042

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ミクロ相分離構造の最大連結成分と自由エネルギー2021

    • 著者名/発表者名
      川口裕靖, 伊藤真利子, 山中貞人, 青柳岳司, 大西立顕
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 19 ページ: 136-138

    • DOI

      10.2477/jccj.2021-0001

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Relationship between multifractal and physical properties of microphase separated structure in block copolymers2021

    • 著者名/発表者名
      Mariko Ito
    • 学会等名
      International Conference on Discrete Geometric Analysis for Materials Design
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Change of network structure of elastomers under elongation2021

    • 著者名/発表者名
      Mariko Ito, Yoshifumi Amamoto, Takaaki Ohnishi
    • 学会等名
      Conference on Complex Systems 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] エラストマーの一軸伸長における架橋点間距離の変化のネットワーク構造依存性2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤真利子, 天本義史, 大西立顕
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2021春季大会

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公開日: 2022-12-28  

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