クイックサーチ（1966年～最新刊号）
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特集　計算材料設計最前線2020

近年の計算機性能の飛躍的な向上により，これまで扱えなかった無機材料へ適用可能な新規計算ツールの開発が加速され，理論計算が基礎研究から産業応用まで大きな影響を与える時代が訪れつつあります．特に，マテリアルズ・インフォマティクスへの期待が高まっており，画像解析を含め，新規材料探索や物性予測に関する研究成果の報告が急増しています．こうした状況を踏まえ，本特集ではマテリアルズ・インフォマティクス，原子・電子スケール（第一原理計算など），ミクロスケール（構成方程式など）およびマクロスケール（有限要素法など）という幅広いカテゴリーの理論計算に関して，最前線の研究成果を紹介して頂きます．　（特集担当委員：クレイグ・フィッシャー）

■ マテリアルズ・インフォマティクスによる酸化物系機能材料の探索

大庭　伸子・梶田　晴司

近年，より広い範囲からの材料探索を加速化する手法として，マテリアルズインフォマティクス(MI)が注目されている．本稿では，酸化物イオン伝導体と酸素貯蔵材料を例に，MIを活用した新材料探索の取り組みを紹介する．

■ 電池技術に関する計算科学と精密構造解析の現状

田中　真悟

エネルギー・環境領域で重要となる電池技術に関して、筆者らのアプローチを紹介する。特に、材料の局所原子・電子構造や化学結合状態について、計算科学と精密構造解析の連携による結果を示す。

■ 実験データと機械学習を用いたプロトン伝導性酸化物の効率的探索

兵頭　潤次・山崎　仁丈

■ 軌道分離法に基づくナノキャパシタの静電容量の第一原理計算

平井　大介・本多　淳史・笠松　秀輔

キャパシタの静電容量への金属電極/誘電体界面の影響を第一原理計算によって系統的に調べた。その結果、この界面には低誘電率層が形成され、大きな誘電率を持つ誘電体ほどその影響が顕著であることを明らかにした。

■ 発光・吸光材料への第一原理計算の適用

山本　知之

発光，吸光材料の電子状態や相安定性に対して，第一原理計算をどのように適用していくかについて，近年注目されている蛍光体や太陽電池の具体例を用いて解説する．

■ 機械学習を用いた電子線ホログラムのノイズ低減と電位分布計測の高精度化

穴田　智史・野村　優貴・平山　司・山本　和生

電子線ホログラフィーで撮影される干渉像(電子線ホログラム)には多くのノイズが含まれる．本研究では，機械学習によりノイズを低減することで，電子線ホログラフィーによる電位分布計測の高精度化に成功した．

■ セラミックス粒界の原子・電子構造の予測に向けたニューラルネットワーク

横井　達矢

本稿では，セラミックス粒界の原子・電子構造の高精度かつ高速な予測に向けて，第一原理計算データを学習させた人工ニューラルネットワーク（ANN）原子間ポテンシャルを構築した結果について紹介する．また結晶構造データから電子状態密度を予測するANNについても紹介する．

■ 粒界熱伝導度の系統的計算と予測モデルの確立

藤井　進

粒界の構造−特性相関を解明するため、多様な MgO 粒界の熱伝導度を系統的に解析した.得られた結果に機械学習を適用し、高精度な熱伝導度予測モデルの構築と熱伝導度を著しく低下させる粒界局所構造の特定に成功した.

■ 粒界物性研究に向けた情報科学の導入

田村　友幸・烏山　昌幸

■ TBCの損傷・非弾性変形に関する数値シミュレーション技術

荒井　正行・伊藤　潔洋

ガスタービン動静翼表面にはセラミックスからなる遮熱コーティングが施されている．本稿では，同コーティングに生じる損傷や応力を予測するための数値解析手法について最近の研究成果についてとりまとめている．

■ 湿式ボールミルにおけるセラミックス粒子の運動ならびに破壊現象の解析

久志本　築・加納　純也

湿式ボールミルに関するシミュレーション技術のこれまでとその発展状況を俯瞰するために，分散媒中の媒体ボールや砕料粒子の運動の解析事例や，分散媒中の砕料粒子の破壊現象を表現するモデルについて紹介する．

■ 有限要素法を用いた自己治癒セラミックスの強度評価

尾崎　伸吾

本稿では，粒子分散型自己治癒セラミックスの強度予測を可能とすると限要素解析手法について解説する．特に，セラミックス特有の強度ばらつきに加え，損傷⇔自己治癒過程のシミュレーション例について紹介する．