次世代超伝導材料開発への新アプローチ:計算と実験の融合による粒界制御技術の確立

开发下一代超导材料的新途径:计算与实验相结合建立晶界控制技术

基本信息

  • 批准号:
    21J14085
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-28 至 2023-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では、固相焼結によって作製される多結晶型鉄系超電導材料BaFe2As2(Ba122)の電流輸送特性向上を目指し、そのカギとなる材料内部の粒界形成過程を定量的に予測するための数値シミュレーション技術の開発を行った。数値シミュレーションにより粒界形成を定量的に予測する際に必要となる、Ba122の未知の材料パラメータを実験データに基づき推定するために、固相焼結のフェーズフィールド(PF)シミュレーションにデータ同化技術を融合した新しい計算技術を開発した。銀粒子の固相焼結をベンチマーク問題として数値実験を行うことで、開発した計算技術は、焼結粒子形状の時系列データのみから材料内部の粒界変化と複数の未知パラメータを同時かつ高精度に推定可能であることを実証した。一方で、Ba122の実際の実験データを扱うためには、更なる計算コストの削減が必要であることも明らかになった。そこで、ベイズ最適化を応用することで計算コストを削減した、新しいデータ同化手法を開発した。そして、新手法は従来手法の半分以下の計算コストで材料パラメータの推定が可能であることを明らかにした。新しいデータ同化手法は、数値シミュレーションへの実装が容易であるという特徴も有する。したがって本研究の遂行により、当該課題への適用に留まらず、様々な現象に適用が可能な応用性の高い成果を得ることができた。本研究を遂行するにあたり超伝導材料合成を専門とする実験研究者と関わる中で、実験主体者が自らBa122の電流輸送特性向上を目指したプロセスインフォマティクスを行うことも目的遂行のために有効であると考えた。そこで、ベイズ最適化を誰でも容易に利用可能な世界初のGUIアプリケーションを開発した。この成果は、プログラミングや計算機環境の構築に不慣れな実験系研究者に、新たな研究の道筋を示すことが可能な成果である。
In this study, the characteristics of current transport of BaFe2As2 (Ba122) superconducting materials have been studied. The grain boundaries within the superconducting materials have been determined quantitatively in this study. A number of data sets have been established to determine whether it is necessary for Ba122 to determine whether or not the material is valid. The system is based on the presumption that there is a significant increase in the number of materials, and that in the case of solid phase, there are significant differences in the performance of assimilation technology and the integration of assimilation technology. In terms of the number of particles, the number of particles, the number On the one hand, Ba122, the international market, please do not know if it is necessary for you to make a calculation. The most efficient use of information technology is based on the calculation and assimilation methods of computer science and assimilation. The following half of the calculation, the material, the presumption, the presumption, the calculation, the material, the presumption, the new method, the new method and the new method. New methods of assimilation, such as assimilation, assimilation and assimilation. The purpose of this study is to make sure that this study is used in this study, and that it is possible to use the high results of sex and sex in this study. The purpose of this study is to improve the synthesis of superconducting materials. The researchers are interested in the transmission characteristics of Ba122 power flow. The purpose of this study is to conduct an examination in order to achieve the purpose of this study. It is easy for you to take advantage of the possibility that you will be able to start a GUI program at the beginning of the world. The results of the study, the environmental protection of the computer, the research of the researchers and the new research indicate that the results may be affected.

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
データ同化装置、データ同化方法、データ同化プログラム、及びデータ同化システム
资料同化装置、资料同化方法、资料同化程序和资料同化系统
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Four-dimensional Variational Method coupled with Bayesian Optimization for Phase-field Simulation of Solid-state Sintering
四维变分法与贝叶斯优化相结合的固态烧结相场模拟
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ishii Akimitsu;Yamanaka Akinori;Miyoshi Eisuke;Yamamoto Akiyasu
  • 通讯作者:
    Yamamoto Akiyasu
Estimation of solid-state sintering and material parameters using phase-field modeling and ensemble four-dimensional variational method
Efficient estimation of material parameters using DMC-BO: Application to phase-field simulation of solid-state sintering
  • DOI:
    10.1016/j.mtcomm.2021.103089
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Akimitsu Ishii;A. Yamanaka;Eisuke Miyoshi;Akiyasu Yamamoto
  • 通讯作者:
    Akimitsu Ishii;A. Yamanaka;Eisuke Miyoshi;Akiyasu Yamamoto
BOXVIA: Bayesian optimization executable and visualizable application
BOXVIA:贝叶斯优化可执行和可视化应用程序
  • DOI:
    10.1016/j.softx.2022.101019
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Ishii Akimitsu;Kamijyo Ryunosuke;Yamanaka Akinori;Yamamoto Akiyasu
  • 通讯作者:
    Yamamoto Akiyasu
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  • 通讯作者:
    山本 明保
ベイズ最適化を用いた高純度PドープBa122バルク超伝導体の合成
利用贝叶斯优化合成高纯度 P 掺杂 Ba122 体超导体
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    菊池 慎次郎,長谷川 友大,德田 進之介;石井 秋光;山中 晃徳;山本 明保
  • 通讯作者:
    山本 明保

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