2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
25106005
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 功 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70183861)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉矢 真人 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00399601)
津田 宏治 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (90357517)
大場 史康 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (90378795)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ構造情報 / 第一原理計算 / データマイニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
●研究項目Ⅰ 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
まず，線形回帰分析手法の一つであるLASSO回帰を用いたLASSOポテンシャルの開発および応用を行った．これは多数の第一原理計算を機械学習することで構築したものであり，現在広く利用されているEAMポテンシャルなどに比べて，広いエネルギー範囲で精度を担保するものである．このような手法を用いることにより，任意方位の表面，界面などに適用し，有限温度での非調和振動の効果も取り入れたダイナミクスや平均エネルギーなどを第一原理計算の精度で評価し，ナノ構造情報とマクロ情報のギャップを埋めることができる．
●研究項目Ⅱ 材料探索のためのデータマイニング技法の開拓と応用
今年度は，熱電材料の新規物質探索を目指し，低格子熱伝導率材料の探索を行った．具体的には，代表的な化合物に対して，第一原理非調和格子振動計算を行い，緩和時間近似のもとに，ボルツマン方程式を解くことにより，熱伝導率の評価を行った．そのデータをもとに，ガウシアンプロセスに基づいた材料探索をすることにより，新規熱電材料の候補となりうる化合物を提案した．
●研究項目Ⅲ 特性予測の逐次更新のためのモデル実験の実施
第一原理計算を用いた網羅的エネルギー計算により，これまでに合成されたことのないスズ化合物の形成エネルギーが負となることを予測した．この予測された新規スズ化合物について合成実験を行い，合成することに成功した．また，合成されたスズ化合物について光触媒特性を評価することにより，新しい光触媒材料としての可能性を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画通り，3つの研究項目についてそれぞれ進展があった。
それに加えて，当初想定していなかった第一原理計算に基づいた原子間ポテンシャルについても，想定以上の精度を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の計画を継続して行うとともに，新しい公募班との連携を強化し，具体的な材料研究のバラエティを拡張させる
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[Journal Article] Prediction of Low-Thermal-Conductivity Compounds with First-Principles Anharmonic Lattice-Dynamics Calculations and Bayesian Optimization2015
Author(s)
Seko, A., Togo, A., Hayashi, H., Tsuda, K., Chaput, L. and Tanaka, I.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW LETTERS
Volume: 115
Pages: 205901
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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