JAISTら,知見に依らない触媒設計法を確立

著者: sugi

北陸先端科学技術大学院大学(JAIST)と北海道大学は,ハイスループット実験と触媒インフォマティクスを駆使して前知見に依らないゼロからの触媒設計を実現する道を示した(ニュースリリース)。

ある化合物を別の化合物へと変換する化学反応は,式上では単純に見えても多くの素反応によって構成されているケースが多い。化学反応の制御とは,これらの素反応を同時に制御することであり,複数の有効成分を組み合わせる多元的な触媒の設計が鍵を握っている。

しかし,組み合わせ効果の予測は非常に難しく,トライアンドエラーを通して偶発的に発見した組み合わせを段階的に発展させる経験的な方法論が,固体触媒の研究開発における常套手段であった。

研究グループは,日に4,000点もの触媒データを自動取得可能なハイスループット実験装置と触媒インフォマティクスを用いて,前知見に依らないゼロからの触媒設計を実現した。

具体的には,36,540通りもの組み合わせ(=触媒)を含む広大な物質空間から300通りの組み合わせを無作為に抽出し,これらのメタンの酸化カップリング反応(OCM)における性能をハイスループット実験により評価することで,前知見や作業仮説などのバイアスを含まない触媒ビッグデータを取得した。

このデータを機械学習によって分析することで,触媒の設計指針をモデル化し,高性能触媒を80%の精度で予測することに成功した(試験した80%の触媒が高性能と見做し得る収率を示した)。

この研究が見出した高性能触媒の大半は,OCMに関する過去40年の研究開発史に照らして未知とみなされる組み合わせであったという。ハイスループット実験と触媒インフォマティクスは,広大な物質空間を現実的な時間単位で効率的に探索する強力な手段となる。

この研究が用いた方法論は多くの材料分野に適用可能であり,研究グループは,前知見に縛られない物質探索が予期せぬ発見を多く生み出すだろうとしている。

キーワード:

関連記事

  • 北大,バンドギャップ予測可能なペロブスカイト設計

    北海道大学の研究グループは,機械学習によってバンドギャップ(光吸収の指標)を精密に予測・設計できるペロブスカイト無機材料の開発手法を確立した(ニュースリリース)。 近年,マテリアルズインフォマティクスの発展により,機械学…

    2025.08.21
  • 神大ら,光触媒の性能を予測できる機械学習を開発

    神戸大学と奈良先端科学技術大学院大学は,太陽光と水からCO2フリー水素を製造できる光触媒の性能を,少数データから予測できる機械学習モデルを開発した(ニュースリリース)。 太陽光と水からCO2フリー水素を製造できる光触媒は…

    2025.07.09
  • 東大ら,薄膜物質を自動・自律合成するシステム構築

    東大ら,薄膜物質を自動・自律合成するシステム構築

    東京大学,東京科学大学,日本電子,堀場製作所,リガク,島津製作所,デンソーウェーブ,パスカル,テクトスは,機械学習とロボット技術を活用した自動・自律実験システム(デジタルラボラトリー)を構築し,研究者が指定した物質を自動…

    2025.05.21
  • NTT,光半導体薄膜の製膜条件を機械学習で自動導出

    日本電信電話(NTT)は,光通信用デバイスに用いる半導体薄膜の成膜条件(原料ガス量)を,半導体物性の知識を取り入れた機械学習により自動導出する手法を実現した(ニュースリリース)。 今回,MOCVD法により,光通信用デバイ…

    2025.05.07
  • 阪大,金属3Dプリンタで金属製自己触媒反応器を開発

    大阪大学の研究グループは,レーザー金属3Dプリンティング技術と表面改質処理を組み合わせることで,二酸化炭素を都市ガスの主成分であるメタンに変換できる金属製自己触媒反応器の開発に成功した(ニュースリリース)。 CO2のメタ…

    2025.04.16
  • 豊田中研,CO2から炭素数3の化合物を合成する触媒

    豊田中央研究所は,二酸化炭素(CO2)から炭素原子3つで構成されるアルコールであるプロパノール(C3H7OH)を合成する新たな分子触媒を開発した(ニュースリリース)。 CO2を電気化学的に還元して有用物質に変換する「CO…

    2024.09.13
  • 千葉大ら,可視光アンテナ配位子でサマリウムを還元

    千葉大学の研究グループは,希土類元素(レアアース)であるサマリウムを還元するため,青色の可視光を効率的に吸収する可視光アンテナを組み込んだ「可視光アンテナ配位子」を開発した(ニュースリリース)。 サマリウムは,有機合成化…

    2024.07.30
  • 名大ら,ナノ多孔体に貴金属原子を均一に孤立分散

    名大ら,ナノ多孔体に貴金属原子を均一に孤立分散

    名古屋大学,早稲田大学,豪クイーンズランド大学は,アモルファス(非晶質)の金属骨格からなるナノ多孔体を支持体として用いて,貴金属原子を均一に孤立分散させる方法を提案した(ニュースリリース)。 原子レベルで分散された金属は…

    2024.06.25

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア