大規模計算とその場測定を用いて多元セシウム塩化物を効率的に探索

2024/10/21 14:00

ポイント

・第一原理計算による大規模構造予測を用いて多元系セシウム塩化物を探索。

・放射光X線回折による高速スクリーニングにより新規セシウム塩化物の合成に成功。

・計算と実験の融合で新材料探索の加速に期待。

概要

北海道大学大学院工学研究院の三浦章准教授、忠永清治教授、Google DeepMindのムラタサン・アキョル博士、エキン・ドッシュ・キュベック博士、広島大学大学院先進理工系科学研究科の森吉千佳子教授、高輝度光科学研究センターの河口彰吾主幹研究員、京都大学大学院工学研究科の陰山洋教授、産業技術総合研究所の李哲虎首席研究員らの研究グループは、大規模第一原理計算（量子力学の基本原理に基づいた理論計算）による計算予測とその場X線回折、中性子回折、電子回折を用いて、効率的な新規化合物探索手法を提案しました。

近年の大規模計算によって、莫大な数の安定化合物の結晶構造予測がなされ、広範な材料探索空間が提唱されています。しかし、これらの構造の多くは実験的に合成されていないものが大半であり、効率的に探索するための計算科学と実験を組み合わせた手法は必要不可欠です。本研究では、半導体及び蛍光材料として盛んに研究されている多元系セシウム塩化物をターゲットとして新規化合物の発見を目指し、大規模第一原理計算と放射光X線回折によるスクリーニング、中性子回折及び電子顕微鏡観察による構造解析によって、3種類の新規セシウム塩化物を発見しました。本手法は、探索的な材料科学やハイスループット実験の分野における展開が期待できます。

なお、本研究成果は2024年10月16日（水）公開のJournal of the American Chemical Societyに掲載されました。