自律研究向け巨大材料ライブラリ技術 (Megalibraries in pole position for autonomous discovery over self-driving labs)

2026-05-22 ノースウェスタン大学

米ノースウェスタン大学の研究チームは、材料探索を自律的に進める「自己駆動型ラボ(self-driving labs)」において、大規模データベース「メガライブラリ」が極めて重要な役割を果たすことを示した。研究では、ロボット実験設備とAIを組み合わせた自律研究システムを解析し、実験回数を増やすだけでは新材料発見効率に限界がある一方、膨大かつ高品質な材料データ群を事前に構築することで探索性能が大幅に向上することを明らかにした。特に、AIモデルが過去データから化学組成や物性の関係性を学習することで、未知材料候補を高精度に予測できるという。研究チームは、将来の材料科学では「実験自動化」だけでなく、「データ基盤整備」が競争力の鍵になると指摘している。成果は、新規電池材料、触媒、半導体、高分子材料などの高速開発に応用可能であり、AI主導型材料科学の発展を後押しするものと期待される。

自律研究向け巨大材料ライブラリ技術 (Megalibraries in pole position for autonomous discovery over self-driving labs)
A new Northwestern study using a megalibrary platform points toward a future where scientists can move beyond the traditionally slow trial-and-error approach to rapidly designing, synthesizing and testing materials with tailored properties.

<関連情報>

メガライブラリー合成と迅速非線形光学スクリーニングにより発見された高エントロピー1次元ハロゲン化物ペロブスカイト圧電材料 High-entropy 1D halide perovskite piezoelectrics found by megalibrary synthesis and rapid nonlinear optical screening

Jun Li, Jarod Beights, Tong Cai, Yichen Li, […] , and Chad A. Mirkin
Science Advances  Published:22 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aee1359

Abstract

Piezoelectric molecular crystals offer excellent compositional and structural tunability and sustainable processability. However, their discovery is slow, primarily due to the serial synthesis and screening processes used. Here, we report an approach that combines massively parallel megalibrary synthesis with scanning second harmonic generation (SHG) microscopy for rapid screening of piezoelectric molecular crystals. Megalibraries consisting of more than 1,000,000 compositionally distinct but positionally encoded TMCMxTMA(1–x)CdyPb(1–y)ClzBr(3–z) (TMCM: trimethylchloromethylammonium, TMA: tetramethylammonium; 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 3) nanocrystals were synthesized. The megalibraries were rapidly screened by SHG microscopy to identify notable noncentrosymmetric structures, which were then tested for piezoelectricity, facilitating discovery of a high-entropy noncentrosymmetric material with a large d33 (TMCM0.75TMA0.25Cd0.75Pb0.25Cl1.5Br1.5, 42.8 picocoulombs per newton). Furthermore, this approach enabled systematic investigation of the Curie temperature (TC)–composition relationship in the TMCMCdClzBr(3–z) system, facilitating reverse design of materials with targeted TC. Our work establishes a powerful approach to accelerate the discovery and design of unusual piezoelectrics for next-generation electronics and optics.

1603情報システム・データ工学
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