クイックサーチ（1966年～最新刊号）
 詳細検索

特集　計算材料設計最前線2021

DX（デジタルトランスフォーメーション）が急激に進んでいると共に，セラミックス研究開発および特性評価に対する理論計算や計算機シミュレーションの重要性が増加しています．本特集では，2019年7月の特集「計算材料設計最前線2019」および2020年9月の特集「計算材料設計最前線2020」に続いて，最先端計算手法やシミュレーションソフトウェア開発を含め，原子・電子レベルからマクロレベルまでのセラミックス材料とその現象に関する様々な最新の研究成果を紹介していただきます．　（特集担当委員：クレイグ・フィッシャー（JFCC））

■ 電子系励起状態の第一原理計算―QSGW法と応用の可能性

小谷　岳生

LDAを超える手法である準粒子自己無撞着GW法（QSGW法）について解説する．QSGW法によるバンドギャップなどの計算結果を概観したのち誘電関数，インパクトイオン化率，スピン揺らぎなどの計算例を示す．

■ 伝導キャリアの局在性とその制御─原子レベルのスイッチングデバイスに向けて─

レービガー　ハンネス・ベ　ソンミン

半導体における伝導キャリアが広がっているか束縛されているかは外場によって制御できることは最近理論予測された。本論文はその現象の基礎理論及び具体例について紹介する。

■ 固体電解質のハイスループット原子間力場構築─固体電解質材料研究・開発への分子動力学法応用にために─

小林　亮・中野　高毅・中山　将伸

固体電解質材料の古典分子動力学を行うための高精度な原子間力場を効率的に構築する方法を開発した．本手法により，１日程度で新規材料の分子動力学シミュレーションが可能となる．

■ 第一原理計算と機械学習による固体材料における衝撃圧縮特性の分子動力学解析

三澤　賢明・島村　孝平・下條　冬樹

近年，第一原理計算データと人工ニューラルネットワーク（ANN）を用いた機械学習に基づく分子動力学（MD）法が注目を集めている．本稿ではこのANN-MD法の概要と，固体材料に対する衝撃圧縮挙動に適用した研究事例を紹介する．

■ 欠陥蛍石型酸化物におけるハイスループット第一原理計算

松本　潮・小川　貴史

欠陥蛍石型酸化物Yb₂Ti₂O₇における配置探索により得られた構造と，A₂B₂O₇（A＝Lu³⁺，Yb³⁺，Er³⁺，Ho³⁺，Dy³⁺，Tb³⁺，Gd³⁺，Eu³⁺，Sm³⁺，Nd³⁺，Pr³⁺，La³⁺，B＝Sn⁴⁺，Ti⁴⁺，Hf⁴⁺，Zr⁴⁺）組成におけるその構造の構造安定性について解説する。

■ 理論計算とセラミックス触媒担体設計─多様な表面の特性計算─

日沼　洋陽・清水　研一・蒲池　高志

金属酸化物表面における酸素欠陥の生成と欠陥上での分子吸着、実験で実現可能な準安定表面の特定、酸化物担体上の金属ナノロッドの吸着を例に、理論計算・機械学習による触媒能の予測を目指した萌芽的成果を紹介する。

■ 第一原理計算によるdefect-tolerantな光電変換材料の探索

菊地　諒介・熊谷　悠・大場　史康

次世代の光電変換材料として、欠陥がキャリア寿命に影響を与えにくい、すなわちdefect-tolerantな半導体が注目されている。本稿では、第一原理計算による光電変換材料の探索について、SrZn₂N₂の最安定結晶構造の探索から基礎物性・点欠陥特性の理論予測を例に解説する。

■ 水環境における炭化ケイ素の摩擦・摩耗シミュレーション─水潤滑を利用した低摩擦システムの実用化に向けて─

川浦　正之・大谷　優介・久保　百司

本稿では, セラミックス摺動材料として広く用いられる炭化ケイ素の水環境下における低摩擦現象のメカニズム解明と, 耐荷重性向上に向けた, 分子動力学シミュレーションを用いた材料設計の研究を紹介する。

■ セラミックス粉体成形加工プロセスのサイバーフィジカルシステム構築に向けた粉体シミュレーション技術

森　勇稀・酒井　幹夫

セラミックス成形加工に係わる粉体プロセスのサイバー空間の構築に向けたコンピュータシミュレーションの基盤技術として，著者らのグループで取り組んだ粉体・混相流の数値シミュレーションの研究成果について紹介する．

■ 医療用CT画像を利用した骨応力解析法の臨床応用

東藤　貢

医療用CT画像を利用した骨の力学解析法の研究が進み、患者毎に骨・関節の各部位の強度評価を行い臨床応用することが可能になってきている。本稿ではCT画像を利用した骨解析法の基礎と臨床応用について概説する。

新 研究室紹介　九州大学・大学院工学研究院　材料工学部門・機能材料科学講座　ナノ材料組織解析学研究室

佐藤　幸生