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2021 年度 実施状況報告書

データ駆動型表面科学研究の基盤構築に向けた第一原理計算手法の高精度化と実材料展開

研究課題

研究課題/領域番号 20K15177
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

多田 幸平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (70805621)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード密度汎関数理論 / データ駆動型研究 / スピン混入誤差 / 表面ジラジカル性 / 不均一系触媒 / 新奇二次電池材料
研究実績の概要

初年度に開発した手法を発展させ、電子密度から種々のchemical index(ジラジカル性、対称性の破れた軌道の重なり、有効結合次数、対称性が破れた軌道の占有数、共有結合の情報エントロピー)を算出するスキームを確立させた。このスキームを用いることによって、一般的な表面の第一原理計算法(DFT/plane-wave法)の計算結果からchemical indexや計算誤差の程度を直ちに算出することができる。この成果はPhysical Chemistry Chemical Physics誌にCommunication論文として掲載されるとともに、表面真空学会より奨励賞をいただくこととなった。また、実材料の展開として、燃料電池触媒やCO酸化触媒、二次電池用電極材料など広く行い、論文化に至った。これらのうち、CO酸化触媒に関しては開発手法を利用して活性を予測した触媒系を自身で実際に調製し、活性が向上することを確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初計画していた理論開発を初年度で達成し、2年目にあたる本年度ではその発展形を論文として発表するに至った。さらには最終年度に予定していた実材料展開に関しても広く研究が行えており、主著論文に限らず共著論文としても多くの出版に至ることができている。

今後の研究の推進方策

実材料への展開をさらに加速させていく。具体的には、CO酸化触媒で達成したデータ駆動型の材料設計を他の材料系に対しても行うとともに、一連の研究成果をまとめたreview論文の執筆を行う。

次年度使用額が生じた理由

論文の英文校正費に充てる予定であったが、調達期限を過ぎたため支出が出来なかった。そのため、次年度(2022年度)での調達を行う。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Implications of coordination chemistry to cationic interactions in honeycomb layered nickel tellurates2022

    • 著者名/発表者名
      Tada Kohei、Masese Titus、Kanyolo Godwill Mbiti
    • 雑誌名

      Computational Materials Science

      巻: 207 ページ: 111322~111322

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2022.111322

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diradical Characters of s-Indaceno[1,2,3-cd;5,6,7-c’d’]Diphenalene with and without Interaction with MgO(001)2022

    • 著者名/発表者名
      Tada Kohei、Ozaki Hiroyuki、Fujimaru Koji、Kitagawa Yasutaka、Kawakami Takashi、Okumura Mitsutaka
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 20 ページ: 59~67

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2022-011

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CO Oxidation Activity of Au on Spinel Titanate Supports: Improvement of Catalytic Activity via Alkali Cation Substitution from Li<sub>4</sub>Ti<sub>5</sub>O<sub>12</sub> to Na<sub>3</sub>LiTi<sub>5</sub>O<sub>12</sub>2022

    • 著者名/発表者名
      Tada Kohei、Kitta Mitsunori、Tanaka Shingo
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 ページ: 157~161

    • DOI

      10.1246/cl.210594

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A comparative study of the photocatalytic and optical properties of spinel-type titanates: A report for spinel sodium titanate2021

    • 著者名/発表者名
      Tada Kohei、Sakurai Hiroaki、Kitta Mitsunori、Yazawa Koji、Tanaka Shingo
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 304 ページ: 122593~122593

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2021.122593

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Can we enhance diradical character using interaction with stoichiometric surfaces of ionic oxides? A theoretical investigation using chemical indices2021

    • 著者名/発表者名
      Tada Kohei、Ozaki Hiroyuki、Fujimaru Koji、Kitagawa Yasutaka、Kawakami Takashi、Okumura Mitsutaka
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 23 ページ: 25024~25028

    • DOI

      10.1039/d1cp03439a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extension of the Linear Response Function of Electron Density to a Plane-wave Basis and the First Application to Periodic Surface Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Tomohiro、Ohnari Jinta、Tada Kohei、Hinuma Yoyo、Kawakami Takashi、Yamanaka Shusuke、Okumura Mitsutaka
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 ページ: 1801~1805

    • DOI

      10.1246/cl.210375

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pd<sub>2</sub>CuCo/C Hybrid with Nanoflower Morphology toward Oxygen Reduction and Formic Acid Oxidation Reactions: Experimental and Computational Studies2021

    • 著者名/発表者名
      Borah Biraj Jyoti、Goswami Chiranjita、Yamada Yusuke、Tada Kohei、Tanaka Shingo、Bharali Pankaj
    • 雑誌名

      Energy & Fuels

      巻: 35 ページ: 11515~11524

    • DOI

      10.1021/acs.energyfuels.1c00487

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Boosting the electrocatalytic activity of Pd/C by Cu alloying: Insight on Pd/Cu composition and reaction pathway2021

    • 著者名/発表者名
      Goswami Chiranjita、Saikia Himadri、Jyoti Borah Biraj、Jyoti Kalita Manash、Tada Kohei、Tanaka Shingo、Bharali Pankaj
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 587 ページ: 446~456

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2020.11.104

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 表面相互作用によるジラジカル性変調に関する理論研究2021

    • 著者名/発表者名
      多田 幸平、尾崎 弘幸、藤丸 航志、北河 康隆、川上 貴資、奥村 光隆
    • 学会等名
      2021年日本表面真空学会学術講演会
  • [学会発表] Development of analysis method for DFT/plane-wave calculations of surfaces with open-shell electronic structures2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Tada, Hiroyuki Ozaki, Koji Fujimaru, Yasutaka Kitagawa, Takashi Kawakami, Mitsutaka Okumura
    • 学会等名
      ISSS9
    • 国際学会
  • [学会発表] 理論計算に基づく チタン酸スピネル骨格の安定性評価2021

    • 著者名/発表者名
      多田 幸平、尾崎 弘幸、清林 哲、橘田 晃宜、田中 真悟
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Au/NiO触媒によるアリルアルコール異性化反応における担体表面効果に関する理論研究2021

    • 著者名/発表者名
      藤丸 航志、奥村 光隆、多田 幸平、徳永 信
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部2021年度第2回講演会

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公開日: 2022-12-28  

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