生成AIによる材料合成経路の提案(How generative AI can help scientists synthesize complex materials)

2026-02-02 マサチューセッツ工科大学(MIT)

米国マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームは、生成AIを用いて複雑な材料の合成経路を予測し、材料発見プロセスを大幅に加速する手法を開発した。従来、理論的に有望な材料候補が見つかっても、実際の合成経路の探索には時間と労力を要していたが、新しいAIモデル「DiffSyn」は過去50年の材料合成データから学習し、目標とする材料構造を入力すると複数の合成ルート(温度・反応時間・前駆体比など)を瞬時に提示することが可能となった。研究チームはこのモデルを用いて、熱安定性に優れるゼオライト材料の合成に成功し、AIによる提案が実験的に有効であることを実証した。このアプローチは材料科学の実験デザインを革新し、触媒、吸着、イオン交換材料など多様な用途での材料開発を高速化する可能性がある。

<関連情報>

DiffSyn: 材料合成計画のための生成的拡散アプローチ DiffSyn: a generative diffusion approach to materials synthesis planning

Elton Pan,Soonhyoung Kwon,Sulin Liu,Mingrou Xie,Alexander J. Hoffman,Yifei Duan,Thorben Prein,Killian Sheriff,Yuriy Roman-Leshkov,Manuel Moliner,Rafael Gomez-Bombarelli & Elsa A. Olivetti
Nature Computational Science  Published:02 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s43588-025-00949-9 A preprint version of the article is available at arXiv.

生成AIによる材料合成経路の提案(How generative AI can help scientists synthesize complex materials)

Abstract

The synthesis of crystalline materials, such as zeolites, remains a notable challenge owing to a high-dimensional synthesis space, intricate structure–synthesis relationships and time-consuming experiments. Here, considering the ‘one-to-many’ relationship between structure and synthesis, we propose DiffSyn, a generative diffusion model trained on over 23,000 synthesis recipes that span 50 years of literature. DiffSyn generates probable synthesis routes conditioned on a desired zeolite structure and an organic template. DiffSyn a chieves state-of-the-art performance by capturing the multi-modal nature of structure–synthesis relationships. We apply Diffsny to differentiate among competing phases and generate optimal synthesis routes. As a proof of concept, we synthesize a UFI material using DiffSyn-generated synthesis routes. These routes, rationalized by density functional theory binding energies, resulted in the successful synthesis of a UFI material with a high Si/AlICP of 19.0, which is expected to improve thermal stability.

0500化学一般
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