東大と筑波大、固体物質での相転移現象がコンピューター計算で理論的に予測できることを発見

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東京大学と筑波大学の共同研究グループは2018年1月11日、固体物質での相転移現象がコンピューター計算で理論的に予測可能であることを見出したと発表した。

氷が水に、水が水蒸気になるように、物質がある相から異なる相に移ることを相転移という。固体における相転移としては、金属-絶縁体相転移、結晶-アモルファス相転移などの相転移現象が物質科学において広く研究されている。また、相転移物質は光、圧力、電界などの外部刺激によりスイッチングできるため、ブルーレイや DVDなどの光記録材料などのスイッチング素子として産業界において重要な役割を担っており、相転移物質科学の研究において、相転移物質は作る前に予測できるのかは命題となっていた。

同研究グループは、物質の電子状態と格子振動(フォノン)の第一原理計算を統計熱力学計算と組み合わせることにより、相転移を示すかどうか、また相転移に伴う温度ヒステリシス(ΔT)が生じるかどうかについて、理論的に予測可能であることを明らかにした。

今回の研究で開発した相転移の理論予測のアプローチは、いまだ発見されていない新しい相転移物質をコンピューターで発掘できることを示しており、将来的にAIと組み合わせることにより、迅速な相転移材料の開発研究への貢献が期待できるとしている。

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