計算×情報×実験により 人間の経験則を超えた磁性材料の創製に成功 ~未踏物質の発見をアシスト~

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2022-07-01 東京理科大学,科学技術振興機構

ポイント
  • 次世代スピントロニクス材料では複雑な相互作用が関与するため、機能開発に膨大な労力が費やされていた。
  • 計算科学・情報科学・実験科学を融合し、高い結晶磁気異方性を持つ材料を効率的に探索し、実際に作製することに成功した。
  • 電子状態の観点でも人間の想像を超える有望な材料を発見できており、新規物質の創製やデバイス開発の加速が期待できる。

東京理科大学 大学院先進工学研究科の古矢 大悟 大学院生、宮下 拓也 大学院生(当時)、物質・材料研究機構の三浦 良雄 グループリーダー、岩﨑 悠真 主任研究員、東京理科大学の小嗣 真人 教授らの共同研究グループは、計算科学・情報科学・実験科学を融合し、人間の想像を超えた新しい磁性材料を自動的に創製することに成功しました。

次世代スピントロニクスデバイスでは、結晶磁気異方性の高い材料が求められています。元素種と構造、電子状態が複雑に相互作用するため機能の予測が難しく、これまでは経験則や直感に基づくトライアンドエラーの材料開発が行われてきました。

本研究グループは、第一原理計算とベイズ最適化を組み合わせ、従来の約5倍の速度で候補物質を仮想空間上で自動探索できる手法を考案しました。また、単原子交互積層法を用いて実際に多層膜を作製した結果、既報のL1型FeNi規則合金を超える新しい磁性材料(Fe/Co/Fe/Ni)13 の創製に成功しました。さらに電子状態の観点でも、人間の直感を超えた材料を発見できていることを実証できました。

本技術は自律的な材料創製の基盤として、未踏物質の創出やデバイス開発の加速への貢献が期待されます。

本成果は、2022年6月30日(英国時間)に学術誌「Science and Technology of Advanced Materials:Methods」でオンライン公開されました。

本研究は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 CREST「科学者の能力を拡張する階層的自律探索手法による新材料の創製」(研究代表者:岩﨑 悠真、課題番号JPMJCR21O1)および日本学術振興会(JSPS) 科学研究費助成事業(21H04656、20H02190、JP19H05817)などの支援を受けて行われました。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Autonomous synthesis system integrating theoretical, informatics, and experimental approaches for large-magnetic-anisotropy materials”
DOI:10.1080/27660400.2022.2094698
<お問い合わせ先>

<研究に関すること>
小嗣 真人(コツギ マサト)
東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科 教授

<JST事業に関すること>
嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ

<報道担当>
東京理科大学 広報課
科学技術振興機構 広報課

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