Akira KUSABA

物質中の原子配置の力学に興味があり、最近は数百万パターン規模の全数調査にハマっています。

これを（結晶構造や組成を規定しても、原子配置によって、材料の性質や形成プロセスが変化し得るという意味で）Material Configurations Informatics (MCI)と称し、材料開発に役立てようとしています。

以下は、関連する研究成果です。

1. [Appl. Phys. Lett. 120, 021602 (2022)] 第一原理計算とベイズ最適化を組み合わせて、2nm x 2nmスケールの（従来より約1桁大きい）GaN表面における安定な吸着原子配置（表面再構成）をサンプリングしました。その結果、安定な原子配置は、"局所"エレクトロン・カウンティング（EC）則で特徴づけられることを見出しました。
2. [J. Appl. Phys. 135, 225302 (2024)] 同様にGaN表面再構成を対象に、局所EC則の概念をさらに発展させたIsing模型を構築しました。その結果、約4.7百万パターンの候補構造の中から"最"安定構造を特定することに成功しました。さらに、全数調査から、"熱力学的に"安定な構造にアクセスできるようになりました。
3. [J. Cryst. Growth 650, 127927 (2025)] SATソルバーを用いて、サンプリングした構造が厳密に局所EC則を満足するか否かを判定するアプローチを示しました。SATソルバーには、他の材料系や安定化規則にも適用し易いという利点があります。また、このアプローチは安定な表面構造を自動生成するための要素技術としても役立ちます。
4. [arXiv:2411.04758 [cond-mat.mtrl-sci]] グラフェン（電気良導体）とh-BN（電気絶縁体）の混晶（合金）である２次元シートh-BCNはポストシリコン材料として期待されますが、そのバンドギャップ幅は混晶の原子配置によって大きく変化します。ベイズ最適化とシンプルなencoding手法を用いて、従来の原子配置モデルよりも安定な半導体原子配置を発見しました。

まだお知らせできず残念ですが、さらに面白い研究が進行中です。