酸化物イオン伝導体60年分の実験データを体系化 ― 高信頼データで次世代酸化物イオン伝導体探索を加速 ―

2026-04-23 東北大学

東北大学金属材料研究所の研究チームは、酸化物イオン伝導体に関する約60年分の実験データを統合し、高信頼なデータセットを構築した。84報の文献から483種の酸化物を収録し、従来ばらつきのあった伝導度解析について、原論文の図表を再抽出・再計算することで活性化エネルギーと前因子を統一的に再評価。さらに回帰モデルにより、イオン移動は局所配位環境や金属―酸素間の静電相互作用に強く支配されることを明らかにした。本成果は『Scientific Data』に掲載され、AI活用による新材料探索や固体酸化物形燃料電池などの性能向上を支える基盤として期待される。

酸化物イオン伝導体60年分の実験データを体系化 ― 高信頼データで次世代酸化物イオン伝導体探索を加速 ―
図1. 本研究におけるデータセット構築・キュレーションの流れ。文献探索、対象データの選別、アレニウスプロットの再評価という一連の手順を示しています。特に、誤った式の使用に起因する系統誤差を補正するため、元論文の図表からデータ点を再抽出し、活性化エネルギーと前因子を統一的に再計算した点が本研究の重要な特徴です。

<関連情報>

酸素イオン伝導体の現状把握:解釈可能な回帰モデルを用いた60年間のデータセット Charting the Landscape of Oxygen Ion Conductors: A 60-Year Dataset with Interpretable Regression Models

Seong-Hoon Jang,Shin Kiyohara,Hitoshi Takamura & Yu Kumagai
Scientific Data  Published:01 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41597-026-07100-x   Unedited version

Abstract

Oxygen ion conductors are indispensable materials for such as solid oxide fuel cells, sensors, and membranes. Despite extensive research across diverse structural families, systematic data enabling comparative analysis remains scarce. Here, we present a curated dataset of oxygen ion conductors compiled from 84 experimental reports spanning 60 years, covering 483 materials. Each record includes activation energy (Ea) and prefactor (A) derived from Arrhenius plots, alongside detailed metadata on structure, composition, measurement method, and data source. When the original papers derive these using an erroneous Arrhenius equation, we replotted these using the correct one. To illustrate how the database can be used, we constructed interpretable regression models for predicting oxygen ionic conductivity. Two symbolic regression models for Ea and A suggest that oxygen ion transport is primarily governed by local coordination environment and the electrostatic interactions, respectively. This dataset establishes a reliable foundation for data-driven discovery and predictive modeling of next-generation oxygen ion conductors.

0703金属材料
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