ナノ構造情報に基づいた機能探索

2017 年度 実績報告書

• 研究領域: ナノ構造情報のフロンティア開拓－材料科学の新展開
• 研究課題/領域番号: 25106005
• 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)
• 研究分担者: 吉矢 真人 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教授 (00399601) ; 大場 史康 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (90378795)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: ナノ構造情報 / 第一原理計算 / データマイニング

研究実績の概要

１．ナノ構造情報を統計熱力学に基づいて統合・整理する手法の開拓と応用
これまでに引き続き，第一原理計算と機械学習手法に基づき，高精度原子間ポテンシャルを構築する手法の開発を行った．具体的には，系統的な構造記述子を導入することにより，遷移金属を含むすべての金属に対して高精度な原子間ポテンシャルを構築することが可能な統一的な枠組みを提案した [A. Takahashi et al., Phys. Rev. Mater. 1, 063801 (2017). A. Takahashi et al., arXiv: 1710.05677].　また結晶粒界などの大規模構造への応用を目指し，構造データ分布に基づいた異常検知の機械学習による指標を導入し，その指標により精度保証する方法論および精度を向上させるための方法論を構築した．このような方法により，結晶粒界などの大規模構造に対する高精度な原子シミュレーションが可能になると期待される．
２．材料探索のためのデータマイニング技法の開拓と応用
無機結晶データベースに推薦システムを応用することで，合成可能な新規無機化合物を効率的に発見する方法を提案した.この方法は，100億以上の化学組成の中から，無機化合物が存在する組成を予測可能にするものであり，新規無機化合物の発見を大幅に加速させることができると期待される. また，化学組成記述子を事前知識として用いる推薦システムの方法を提案した [A. Seko et al. arXiv 1711.06387].その結果，既知データが少ない場合においても，化学組成記述子を事前知識として用いれば，新規無機化合物の発見を加速させることができることがわかった．

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Max-Plank Institut fuer Eisenforschung(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max-Plank Institut fuer Eisenforschung
• [雑誌論文] Matrix- and tensor-based recommender systems for the discovery of currently unknown inorganic compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: Seko, A, Hayashi, H, Kashima, H and Tanaka, I
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW MATERIALS 巻: 2-1 ページ: 013805
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.2.013805
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature-dependent phonon spectra of magnetic random solid solutions (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, Y, Kormann, F, Dutta, B, Carreras, A, Seko, A, Neugebauer, J and Tanaka, I
  • 雑誌名: NPJ COMPUTATIONAL MATERIALS 巻: 4 ページ: UNSP7-1-7
  • DOI: 10.1038/s41524-018-0063-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Band alignment of semiconductors and insulators using dielectric-dependent hybrid functionals: Toward high-throughput evaluation (2017)
  • 著者名/発表者名: Hinuma, Y, Kumagai, Y, Tanaka, I and Oba, F
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 95-7 ページ: 075302
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.95.075302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Band structure diagram paths based on crystallography (2017)
  • 著者名/発表者名: Himuma, Y, Pizzi, G, Kumagai, Y, Oba, F and Tanaka, I
  • 雑誌名: COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE 巻: 128 ページ: 140-184
  • DOI: 10.1016/j.commatsci.2016.10.015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of approximations in density functional theory calculations: Energetics and structure of binary oxides (2017)
  • 著者名/発表者名: Hinuma, Y, Hayashi, H, Kumagai, Y, Tanaka, I and Oba, F
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 96-9 ページ: 094102
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.094102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of a Novel Sn(II)-Based Oxide beta-SnMoO4 for Daylight-Driven Photocatalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, H, Katayama, S, Komura, T, Hinuma, Y, Yokoyama, T, Mibu, K, Oba, F and Tanaka, I
  • 雑誌名: ADVANCED SCIENCE 巻: 4-1 ページ: 1600246
  • DOI: 10.1002/advs.201600246
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conceptual and practical bases for the high accuracy of machine learning interatomic potentials: Application to elemental titanium (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, A, Seko, A and Tanaka, I
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW MATERIALS 巻: 1-6 ページ: 063801
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.1.063801
  • 査読あり
• [雑誌論文] DynaPhoPy: A code for extracting phonon quasiparticles from molecular dynamics simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Carreras, A, Togo, A and Tanaka, I
  • 雑誌名: COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS 巻: 221 ページ: 221-234
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2017.08.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles screening of structural properties of intermetallic compounds on martensitic transformation (2017)
  • 著者名/発表者名: Lee, J, Ikeda, Y, and Tanaka I
  • 雑誌名: NPJ COMPUTATIONAL MATERIALS 巻: 3 ページ: UNSP52
  • DOI: 10.1038/s41524-017-0053-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 ページ: 3763-3768
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b00846
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Materials Discovery Through Machine Learning Process (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, I
  • 学会等名: 9th International Symposium on Nitrides(ISNT2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] DFT-Based Screening of Novel Sn(II)-Based Oxide Photocatalysts (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, H
  • 学会等名: 10th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics(STAC-10)
  • 国際学会
• [学会発表] 第一原理計算とインフォマティクス手法を用いた材料 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中 功
  • 学会等名: 日本金属学会2017年秋期講演大会
  • 招待講演
• [学会発表] 行列およびテンソル分解を用いた新規無機化合物の推薦システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 世古 敦人
  • 学会等名: 日本金属学会2017年秋期講演大会
• [学会発表] 無機化合物データベースの機械学習に基づいた新規 Li 複合 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 博之
  • 学会等名: 日本金属学会2017年秋期講演大会