91风流楼凤

先端量子ビーム计测技术向け汎用データ解析ソフトウェア2顿惭础罢の开発

?2次元物质研究の新展开?

概要

　本学工学部机械物理系学科?同学部先进机械电子システム研究センターの星健夫准教授（兼任：高エネルギー加速器研究机构（KEK）物質構造科学研究所 客員准教授）、同大学大学院博士前期（修士）課程の岩本晴道氏?一ノ瀬颯人氏、東京大学物性研究所の本山裕一特任研究員?吉見一慶特任研究員、KEK物质构造科学研究所低速阳电子実験施设（SPF= Slow Positron Facility）の望月出海助教の共同研究グループは、先端计测技术向けのデータ駆动科学を活用した汎用データ解析ソフトウェア2DMAT（ツーディーマット）を开発しました。本ソフトはWEB上で公开（）されており、谁でも无偿で利用できます。

　本ソフトの主な解析対象は、2次元物质の构造です。2次元物质は、3次元物质とは异なる低次元の原理によって新机能を発现するため、次世代触媒や次世代超高速电子デバイス材料などへ応用が期待されています。しかしながら、2次元物质に対する计测技术は十分には确立されておらず、その构造（详细な原子配列）决定の难しさが课题とされていました。一方、量子ビームをもちいた表面构造解析技术が近年発展し、それらを単独あるいは相补的に利用することで、2次元物质の详细な构造决定が可能になりつつあります。2DMATはこれら量子ビーム计测技术に対し、并列モンテカルロ型ベイズ推定などのデータ駆动科学を駆使した先进的なデータ解析手法を提供します。本研究では、最新の量子ビーム回折法である全反射高速阳电子回折（TRHEPD，トレプト）法（図1）と2DMATを组み合わせ、复雑なデータ构造に潜む「真の解」（正しい构造）を探索して短时间のうちに决定できることを示しました。

　本研究により、2次元物质の构造决定を高効率?高信頼に行える汎用のデータ解析ソフトが开発されたことで、それらを対象とした新材料开発や、产业利用に向けた応用研究に大きな弾みがつくことが期待されます。

　本研究成果は、エルゼビア社が発行する「Computer Physics Communications」誌のオンライン版に7月21日に掲载されました。

※详细はプレスリリース（笔顿贵594碍叠）をご覧ください。

研究展望

　本研究で开発された汎用データ解析ソフト2DMATを活用することにより、様々な量子ビーム计测技术が、その潜在能力をフルに発挥できるようになります。2DMAT普及に向けた讲习会も开かれ（2021年4月，2022年4月）、大学や公司の研究者にも波及しつつあります。これまで课题であった构造解析が容易になれば、2次元物质研究は新展开を迎え、次世代触媒?次世代电子デバイスの新素材开発や、产业利用へ向けた応用研究が加速することが期待されます。

雑誌情报

雑誌名：Computer Physics Communications

タイトル：Data-analysis software framework 2DMAT and its application to experimental measurements for two-dimensional material structures、和訳：データ解析ソフトウェアフレームワーク2DMATと2次元物质构造计测への応用

著者： 本山裕一1、吉見一慶1、望月出海2、岩本晴道3、一ノ瀬颯人3、星健夫3、4、5、2

所属：1东京大学物性研究所、2高エネルギー加速器研究机构物质构造科学研究所低速阳电子実験施设、3鸟取大学大学院工学専攻、4鸟取大学工学部机械物理系学科、5鸟取大学工学部附属先进机械电子システム研究センター

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研究助成

　本研究は、以下の支援を主に受けています。东京大学物性研究所ソフトウェア开発?高度化プロジェクト(2020年度，2021年度）（提案代表：星健夫）、科研费基盘（B）「超并列マシンを用いた计算统计と测定技术の融合」（代表：星健夫)、科研费基盘（C）「全反射高速阳电子回折によるチタニア表面の光照射反応におけるモルフォロジ変化の解明」（代表：望月出海）、科研费基盘（C）「全反射高速阳电子回折によるSi(111)7×7再構成表面の原子座標の決定」（代表：兵頭俊夫）、科研费基盘（B）「実用表面材料開発研究のための高効率な全反射高速陽電子回折実験システムの開発」（代表：和田健）、科研费基盘（A）「物理学?情报科学に共通する大规模行列関数の総合的数値计算法の创成」（代表：曽我部知広）、スーパーコンピュータ「富岳」利用课题（课题番号：hp210228, hp210267）。