第1節 材料組織の類似性の評価
1.緒言
2.画像の類似性評価
2.1 正規化相互相関係数
2.2 相互情報量
2.3 混合正規分布を想定した尤度解析
2.4 自動特徴量抽出
2.5 組織特徴量の主成分分析
2.6 自己組織化マップ
2.7 ディープラーニングによる組織識別
3.実際の組織画像の類似性の評価
第2節 Explainable AI による材料開発
1.Explainable AI
2.スピン熱電材料
3.マテリアルズ・インフォマティクスによる
スピン熱電材料開発
3.1 1st ステップ : 材料ビッグデータの作成/収集
3.2 2nd ステップ : データの前処理
3.3 3nd ステップ : Explainable AIによる有望な記述子の作成/発見
3.4 4th ステップ : 記述子による材料スクリーニング
3.5 5th ステップ : 材料合成
第3節 マテリアルズ・インフォマティクスを活用した高信頼性材料の開発事例
1.網羅的シミュレーション評価による最適材料の設計
1.1 金属同士の界面密着強度を最大化する設計
1.2 金属表面の粒界溝形成を防止する添加元素の選定
2.直交表による最適材料の高効率設計
3.応答曲面法による関数化を活用した最適材料設計
3.1 樹脂と金属の界面密着強度を最大化する設計
3.2 金属材料の粒界破断を防止する添加元素の選定
第4節 局所エネルギー・局所応力第一原理計算法開発と金属粒界への適用
1.局所エネルギー・局所応力計算法
2.金属粒界への適用
2.1 アルミと銅の結晶粒界
2.2 鉄の結晶粒界
2.3 鉄粒界へのSi偏析
3.機械学習による粒界エネルギー予測
4.今後の課題
第5節 低熱伝導率Si/Ge積層構造の設計
1.計算方法
1.1 古典分子動力学法
1.2 摂動分子動力学法による熱伝導率の計算
1.3 フォノン振動モード解析
2.結果
2.1 記述子の設計
2.2 記述子を用いた低熱伝導率構造の探索
2.3 SiGe混晶との比較
第6節 熱電変換材料開発のため マテリアルズ・インフォマティクス
1.熱電材料開発の基礎知識
1.1 熱電材料とは
1.2 熱電材料の母物質
1.3 熱電材料の発電効率の指標
2.世界の熱電材料MIの事例
2.1 AFLOWLIB
2.2 TE Design Lab
2.3 Citrine Materials Recommendation Engine
3.MI利用に向けた大規模実験データの収集
3.1 論文データ収集の自動化の難しさ
3.2 論文からの大規模実験データ収集のための
Webシステムの開発
3.3 Starrydataを利用した論文からの大規模実験データ収集のワークフロー
3.4 大規模実験データの応用方法の展望
第7節 シミュレーテッド・アニーリング法による熱電材料の物性予測
1.推定の理論
1.1 forward estimation
1.2 backward estimation
2.フレドホルムの第一種積分方程式に対する逆推定
2.1 フレドホルムの第一種積分方程式と熱電物性
2.2 離散化とシミュレーテッドアニーリングによる推定
2.3 シミュレーテッドアニーリングを用いて
フレドホルムの第一種積分方程式を解くこと
3.シミュレーテッドアニーリングを用いた熱電物性の解析
第8節 コンビナトリアルスパッタをつかった伝熱制御・熱電材料の開発
1.コンビナトリアルスパッタコーティングシステム
1.1 薄膜作製モード
1.2 物質探索モード
1.3 物質探索モード
2. 伝熱制御材料開発への応用
2.1 超格子材料界面を利用したSi/Geの熱伝導率制御
2.2 ナノ構造を利用した断熱材料の創製
3.熱電材料開発への応用
3.1 BiTe系薄膜材料への適用例
3.2 熱電材料のコンビナトリアル探索
第9節 計算科学と熱物性データベースを活用した高密度蓄熱材の探索
1.蓄熱現象と計算科学による
蓄熱過程の分子シミュレーション
2.潜熱蓄熱材の計算科学
2.1 候補物質の予備調査
2.2 天然化合物の分子シミュレーション解析
2.3 人工化合物の分子シミュレーション解析と機能予測
3.熱物性データベースの整備と化学蓄熱材探索への展望
3.1 潜熱蓄熱に関するデータセット
3.2 化学蓄熱に関するデータセット
第10節 進化的アルゴリズムを活用したマテリアルズ・ インフォマティクスと水素系超伝導体探索への応用
1.水素化合物における高温超伝導性
2.マテリアルズ・インフォマティクスによる新奇超伝導水素化合物の探索
2.1 進化的アルゴリズムによる結晶構造の予測
2.2 データベースの作成
2.3 進化的アルゴリズムによる超伝導性評価関数の作成
2.4 ターゲット物質の選定と第一原理計算による検証
第11節 材料組織変化の実験データを用いた材料パラメータ推定
1.PFモデルと組織シミュレーション
2.アジョイントモデル
3.双子実験によるパラメータ推定
4.組織変化の実験データを用いた
材料パラメータ推定の意義
第12節 半導体シリコン結晶の高品位化に資する第一原理計算
1.Si結晶中の点欠陥の形成エネルギーと拡散障壁
2.大口径Si結晶の高品位化へ寄与した実例
2.1 Si結晶育成中の点欠陥挙動に与えるドーパントの効果
2.2 Si結晶育成中の点欠陥挙動に与える熱応力の効果
第13節 分子動力学計算と次元削減アルゴリズムによる
炭酸カルシウムのアモルファスと結晶との構造類似度解析
1.炭酸カルシウムの結晶形成
2.アモルファス状前駆体微粒子構造のMD計算解析
2.1 MD法の概要
2.2 ACCのMD計算方法
2.3 カチオンに対する分布関数による
ACC構造の解析結果
2.3.1 純粋ACC
2.3.2 添加物(Mgイオン、水分子)存在下でのACC
3.DRを利用した構造類似度評価の方法論
3.1 DRの概要
3.2 分布関数形状の多次元データ
3.3 構造類似度の評価結果
3.3.1 純粋ACC
3.3.2 添加物(Mgイオン、水分子)存在下でのACC
3.3.3 Srイオン存在下でのACC
3.3.4 水分子の含有率が高い場合のACC
3.4 議論
第14節 第一原理計算を中心とする蛍光体の光スペクトル予測技術
1.順問題としての光スペクトルの理論予測
2.逆問題的なデータ解析に基づく光スペクトルの予測
第15節 マテリアルズ・インフォマティクスを用いたEu2+賦活無機蛍光体の光学特性の予測
1.研究方法
1.1 組成情報からの予測モデル構築手順
1.2 記述子
1.3 記述子の選択アルゴリズム
1.4 予測モデルまとめ
2.結果と考察
2.1 発光スペクトルのピーク波長 emtの予測精度の検証
2.2 励起スペクトルのピーク波長 extの予測精度の検証
2.3 記述子の重要度による考察
第16節 分子シミュレーションによる多孔性無機膜の気体透過性評価
1.多孔性無機膜
2.多孔性無機膜におけるガス透過理論
3.分子シミュレーション支援によるガス透過性評価法
3.1 透過モデルとシミュレーションのハイブリッド法
3.2 透過係数の直接計算法−非平衡MD計算−
4.多孔性シリカ膜における気体透過シミュレーション −直接法−
5.多孔性オルガノシリカ膜における気体透過シミュレーション −ハイブリッド法−
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