量研機構,高分子材料開発での反応率をAIで予測

量子科学技術研究開発機構は,高分子材料の改質手法である放射線グラフト重合技術に関し,従来の経験的な実験科学と機械学習(データ科学)を融合させ,重合反応に使用するモノマー(薬品)の物性情報だけでグラフト重合反応率を瞬時に予測できるAIモデルの創出に成功した(ニュースリリース)。

安価で軽量な加工しやすい高分子材料の機能は,原料となるモノマー(薬品)の種類や組成,反応条件などの様々な因子(パラメーター)が複雑に絡み合うことにより発現するが,その因子の組み合わせは無限に存在する。

そのため従来の高分子材料開発では,専門家の「経験や勘」を頼りに,非常に多くの因子を様々な組み合わせで実験を繰り返し,その中から候補となる特定の因子を探し出すという網羅的な探索手法がとられてきた。

研究グループは,機能性高分子材料開発の迅速化・高効率化を目指し,機械学習を活用した材料開発を進めている。その第一段階として,放射線を使ったグラフト重合技術による機能性高分子材料の開発において機械学習の有用性の検証を行なった。

今回のAIモデルの作成において,研究グループは量子化学計算の手法に注目した。具体的には,初めにモノマーの部分構造であるビニル基周辺の原子情報を詳細に分類し,種類ごとに量子化学計算により数値化した。

次に,数値化したデータをAIに学習させることで,高分子材料の機能性に重要な指標であるグラフト重合反応率を高い精度(決定係数0.71)で予測できるAIモデルの作成に成功した。

さらに,このAIモデルを構成する49種類の因子について,グラフト重合反応率に対する影響度を解析した結果,モノマーの「分極率」と「NMR化学シフト」が重要であることを見つけ出すことができた。

今回得られた成果はAIモデルを使った夢の高分子材料開発への第一歩だとする。今後のAIモデルの成熟により,従来の実験科学で必須の試行錯誤を伴う繰り返し実験は不要となり,数年単位が当然だった材料開発の短期化とそれに伴う開発コストの低減が期待できるという。

そのため,大規模な研究設備を持たない企業でも,新規な高分子材料創出が可能になり,我が国の材料開発の競争力の強化に繋がることが期待できる。さらに,この技術は,放射線を取り扱う特殊な環境だけでなく,一般的な高分子重合反応にも応用可能になることから,高分子材料に限らず広く新材料創製に貢献するものだとしている。

キーワード:

関連記事

  • NVIDIAとコーニングが提携、AIデータセンター向け光接続製品を米国で大幅増産

    米NVIDIAと米コーニング(Corning)は2026年5月6日、米国において次世代AIインフラの構築に不可欠な先進的な光接続製品の生産を大幅に拡大するため、複数年にわたる商業・技術提携を発表した(ニュースリリース)。…

    2026.05.08
  • 【解説】北海道発の光電融合パッケージ技術、半導体競争力強化の鍵となるか

    技術研究組合 最先端半導体技術センター(LSTC)が進める光電融合型パッケージ技術の研究開発は、日本の半導体戦略において重要な転換点を示している。ポスト5G時代におけるデータ通信量の爆発的増大と電力消費の課題に対し、電気…

    2026.05.05
  • Thinker、小山佳祐氏が日本機械学会賞を受賞 赤外線とAIによる近接覚センサーを評価

    Thinkerは、同社取締役であり大阪大学基礎工学研究科招へい准教授の小山佳祐氏らの研究チームが、「2025年度 日本機械学会賞(技術)」を受賞したと発表した(ニュースリリース)。  日本機械学会賞は、機械工学および機械…

    2026.05.01
  • 【解説】AI需要に沸く光ファイバーメーカーの戦略とは

    生成AIやデータセンター投資の拡大を背景に,通信インフラの中核である光ファイバー需要が増加している。光電融合技術がトレンドワードに上がる中、特に大容量・低遅延を求めるトラフィックの急増は,従来以上の敷設量と高性能化を同時…

    2026.04.01
  • フジクラ、生成AIで需要急増のデータセンターに対応、新型多心光融着接続機を発売

    フジクラは、データセンターの超多心化ニーズに対応する新型の多心光融着接続機「100R」を2026年4月に発売する(ニュースリリース)。 生成AIの普及に伴うデータセンターの拡大を背景に、光ファイバーケーブルには細径・高密…

    2026.03.24

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア