石川研究室

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計算で、触媒のはたらきを読み解く。

石川研究室は、触媒や電池のはたらくしくみを、計算機の中の計算から解き明かす研究をしています。
量子力学の基礎方程式を解く第一原理計算で、エネルギーや環境に関わる材料のふるまいを調べます。
そこで得た情報から反応速度の式を解き、触媒反応がどれだけうまく進むかを予測します。
さらに反応器全体のシミュレーションや、機械学習による新しい材料の提案にも取り組んでいます。

Research研究课题

量子化学や第一原理計算で、触媒や電池などエネルギーに関わる材料のはたらきのしくみを解明します。そこで得た情報をもとに反応速度の式を解き、さらに反応器全体のシミュレーションや機械学習による新材料の提案までをつなげています。

※示意图

原子スケールの理論・計算化学↗

量子力学の基礎方程式を解くab initio計算で、触媒・電池・燃料電池を扱います。反応の熱や活性化障壁を予測し、その反応がどれだけ起こりやすいかを示します。

※示意图

微視的反応速度論↗

触媒反応では、原料がどれだけ反応したか（転化率）と目的のものがどれだけできたか（選択率）が大切です。第一原理計算で素反応ごとの値を求め、多数の素反応からなる式をまとめて解きます。

※示意图

反応器シミュレーション↗

反応の速さが分かると、物質や熱の流れも合わせて反応器全体を計算できます。数値流体力学（CFD）のソフトウェアを使い、化学反応を含めた現実に近いシミュレーションに挑戦しています。

※示意图

機械学習で新材料を探す↗

計算だけでは新しい材料を提案するのは難しいため、機械学習を使います。理論シミュレーションでデータをつくり、回帰やクラスタリング、ニューラルネットワークで新材料を提案します。

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