機械学習によるハイスループット 第一原理計算の代替の可能性_日本化学会_20230323
- 17. Li-Zn-O-X 新規350組成/約18,000計算 17/36
新しい組成を計算するよりも分解エネルギーの計算が圧倒的に多い
And (Li, Zn, O) –X (exclusive no)
➔ 58 compounds
H 32 3
Li 336 58
B 16 3
C 4 2
O 1390 58
Na 2 1
Si 4 1
P 94 13
S 12 2
K 6 2
Ti 48 4
V 3 1
Cr 6 2
Mn 12 1
Fe 134 11
Zn 228 58
Ge 34 5
As 10 2
Rb 10 2
Nb 70 8
Mo 8 1
Sn 18 1
Sb 1 1
➔ 50 compounds
➔ 65spin config
母構造
Li 306 50
B 16 3
C 4 2
O 1220 50
Si 4 1
P 70 9
S 12 2
Ti 48 4
V 3 1
Cr 6 2
Mn 12 1
Fe 134 11
Zn 192 50
Ge 34 5
As 6 1
Nb 70 8
Sn 18 1
Sb 1 1
ドーパント
Al3+ @ Zn2+
Ga3+ @ Zn2+
In3+ @ Zn2+
Sc3+ @ Zn2+
Y3+ @ Zn2+
Ti4+ @ Zn2+
Nb5+ @ Zn2+
計2058
構造候補
(注:超構造)
49 x 7 x 6 = 2058
置換体作成 (相安定性評価)
乱数による固溶置換
新組成350程度
計49安定
構造候補
Or, Exclusive
(Li, B, C, O, Si, P, S, Ti, V, Cr, Mn,
Fe, Zn, Ge, As, Nb, Sn, Sb, dopants)
計9721安定構造候補 9721
spin配置を考慮して 15076件
相安定性評価のための計算
- 27. 活性化エネルギー評価 27/36
y = x
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 0.5 1 1.5 2
BVS結果(eV)
Matlantis結果(eV)
活性化エネルギーの比較
BVS力場と比較するとMatlantisの結果の方が障壁エネルギーが高い傾向
- 28. 結果 28/36
構造生成 構造評価 MD拡散解析 活性化障壁
精度 →DFT同等 →DFT同等 →DFT同等 ↑BVSより精度
向上?
計算負荷 ↓大幅ダウン ↓大幅ダウン ↓大幅ダウン ↑BVSより少しア
ップ
時間 12か月→1か月 12か月→1か月 1か月→7日間 5分→8分
VASP計算、BVS計算をMatlantisに変更した場合の結果
第一原理計算の代替手法を用いて探索期間は1年から→2か月大幅削減
- 32. 32
ベンチマーク 32/36
Formation
Energy(eV/atom)
Band Gap(eV) Bulk Moduli Shear Moduli Activation
Energy(eV)
CGCNN 0.031 0.292 0.047 0.099 0.392(LiCuOX our
941 structures)
CGCNN+3
(our unpublished results
with PFN) ‘19
0.038 0.361 0.164 0.284 0.143(COD data,
12,000 structures)
SchNet 0.033 0.345 0.066 0.099
MEGNET 0.030 0.307 0.060 0.099
GATGNN 0.033 0.280 0.045 0.075
ALIGNN 0.022 0.218 0.051 0.078
M3GNET 0.035(newer MP) 0.183(newer
MP)
0.058(newer
MP)
0.086(newer
MP)
Matlantis 0.0075(COD data
610,000)
- - - -
Matformer 0.021 0.211 0.043 0.073
Test MAE on Materials Project dataset
-2018.6.1 dataset, which contains 69239 crystals
*arXiv:2209.11807v1 [cs.LG] 23 Sep 2022
- 37. 謝辞 37/36
◎ 材料探索:名古屋工業大学 中山研究室
◎ MD計算の評価:滋賀大 高柳准教授
◎ 相図の評価:先端材料技術部 菊池 夏希
◎ 構造生成・BVS評価の代替:先端材料技術部 中野 高毅
◎ PFCCさんのコンサル:PFCC 浅野さん他