NEDOら,革新的機能性材料開発シミュレーターを公開

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と産業技術総合研究所,先端素材高速開発技術研究組合(ADMAT)は,革新的機能性材料の開発を支援するためのシミュレーターを開発した(ニュースリリース)。

機能性材料には大幅な省エネ性能や複合化による多種類の機能の発現といった性能向上が期待されているが,従来の機能性材料開発は,これまで蓄積してきた材料の構造や物性,触媒を含む反応経路などの実験・評価データを使い,「経験と勘」に基づく仮説を立てて,それを実験によって検証しながら進められてきた。

しかし,その手法は長期の開発期間を要するため,国内素材産業の革新的な材料開発基盤技術を構築するための足かせとなっていた。

今回,開発したシミュレーターは,「誘電材料」「複合材を含む高分子材料」「機能性化成品(触媒など)」「ナノカーボン材料」「半導体材料」などの幅広い有機・高分子系機能性材料を主な対象としている。

これらは,求められる特性が多岐にわたるため,用いるシミュレーション手法も,第1原理計算から分子動力学,粗視化シミュレーション,流体解析などさまざまで,対象とする空間/時間スケールも広範で,1つの計算シミュレーターですべてをカバーすることは不可能。

そこでNEDOらは,9つの機能別シミュレーターを開発した。このうち,「電気・光などのキャリア輸送シミュレーター」は,第一原理計算による電気や光などのキャリア輸送特性の予測機能を持つ。1μmスケールのチャネル材料を含んだデバイス系の電圧-電流特性予測や,ナノ粒子の光学特性予測ができる。これらを利用して,さまざまな手法で異なる材料の機能・物性を予測し,有機・高分子系機能性材料の広い範囲で材料設計が可能だとする。

今後NEDOは,これらのシミュレーターの機能拡張や高速化を進め,継続的なブラッシュアップを図ることで,先端材料の試作期間・開発期間を従来比1/20に削減・短縮することを目指す。また,4月1日には,このシミュレーターの利用を促進するため,このシミュレーターを用いた機能性材料開発に関する助成事業の公募を予告,5月中旬に公募を開始する予定としている。

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