令和４年度高性能汎用計算機高度利用事業「富岳」成果創出加速プログラム「次世代二次電池・燃料電池開発による ET 革命に向けた計算・データ材料科学研究」
成果報告書

令和５年５月３０日
国立研究開発法人 物質・材料研究機構
館山 佳尚

目次
補助事業の名称 ············································································ 1
１．補助事業の目的 ········································································ 1
２．令和４年度（報告年度）の実施内容 ······················································ 1２－１．当該年度（令和４年度）の事業実施計画············································· 1
２－２．実施内容（成果） ································································ 6（１）研究開発 ·········································································· 6Ａ）二次電池 ········································································· 6Ｂ）燃料電池 ········································································ 22
Ｃ）データマネージメントに係る取組 ·················································· 32（２）プロジェクトの総合的推進 ························································· 35
２－３．活動（研究会の活動等） ························································· 37
２－４．実施体制 ······································································· 39
別添 学会等発表実績 ····································································· 40（１）活動報告 ········································································· 40（２）学会等発表実績 ··································································· 60[1] 学会誌・雑誌等における論文掲載·················································· 60[2] 学会等における招待講演・口頭発表・ポスター発表 ·································· 64① 招待講演 ······································································· 64② 口頭発表 ······································································· 67③ ポスター発表 ··································································· 72[3] プレス発表 ····································································· 74（３）特許出願状況 ····································································· 75i補助事業の名称｢富岳｣成果創出加速プログラム
次世代二次電池・燃料電池開発による ET 革命に向けた計算・データ材料科学研究

１．補助事業の目的
特定高速電子計算機施設の性能を最大限発揮させ、次世代二次電池・燃料電池開発における産業競争力の強化のため、社会に直接・間接的に還元できる成果を早期に創出することを目的とする。
このため、国立研究開発法人物質・材料研究機構を代表機関とし、国立大学法人東京大学物性研究所、
国立大学法人東京大学大学院新領域創成科学研究科、国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学大学院
情報学研究科、国立大学法人大阪大学大学院工学研究科、国立大学法人筑波大学計算科学研究センター、
及び国立大学法人東北大学材料科学高等研究所を協力機関として本事業を実施する。

２．令和４年度（報告年度）の実施内容
２－１．当該年度（令和４年度）の事業実施計画
令和４年度は、ポスト｢京｣重点課題５本格実施フェーズにて開発されたアプリケーションソフトウェ
アを利活用し、世界最高水準の研究開発成果の創出に取り組む。また、この成果創出を加速するためのプロジェクトの総合的推進施策を実施する。以下に具体的な事業実施内容について記載する。
（１）研究開発
本事業における研究開発は、微視的には極めて複雑な充放電・発電過程を電子・イオン・分子レベルで理解するシミュレーション技術および機構解明や材料探索につなげるデータ科学技術を用いた世界水準の計算・データ科学研究を、特定高速電子計算機を最大限利用することで達成することを目標に、以下に記す課題を設定している。
Ａ）二次電池難燃性・安定性と高速イオン伝導性を両立する新規電解液や固体電解質の探索、さらに界面における副反応やイオン伝導低下を抑制するための電極―電解質界面設計等を推進する。
サブテーマＡ－１ 「電解液系次世代二次電池（革新型液系二次電池）」
二次電池の高エネルギー密度化に向けて、電解液の高性能化・高安全化および電極―電解液界面の高安定化が大きな課題となっている。そのため、電気化学的安定性が高く燃焼リスクを減らせる高濃度電解液等の革新型電解液に関して、電解液構造や電気化学反応性に関する微視的機構の解明に取り組み、新規電解液材料の指針獲得を推進する。
令和４年度においては、本サブテーマを以下の４つの項目に分け、それぞれの項目で示す成果を目指して研究を遂行する。

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①大規模計算データと機械学習を組み合わせた新規電解液の材料及び界面指針を提案し、二次電池に関するシミュレーション・データ科学技術の社会実装
stat-CPMD コード等を用いた第一原理 MD サンプリングをさらに推進し、高濃度電解液およびポストリチウムイオン電池(Mg 金属電池など)電解液のバルク領域および界面領域における、溶媒和
状態、イオン拡散、酸化還元挙動について微視的理解を深化させ、蓄積された電解液データのマ
テリアルズ・インフォマティクス解析と組み合わせて高安全・高性能電解液の設計指針を獲得し、研究連携する企業等に技術移転する。
②定電位計算による充放電時の大域的界面構造の解明と材料探索指針の提案
定電位 Red Moon 法を用いて、電極分極を考慮した固体電解質相間(SEI)膜形成シミュレーショ
ンを行い、電極電解質界面の最適化条件を明らかにする。また、その結果を基に、最適な電解液を探索するための指針を提案する。
③充放電に対する高耐久・高効率電極材料・電解液の設計指針の提案
第一原理計算を用いて、充放電過程における正極物質の構造変化がその特性に与える影響を調べる。特に、充放電過程で起こりうる欠陥構造の組み合わせは膨大であるため、クラスター展開
法やデータ科学手法などを組み合わせて、安定構造探索の効率化を行う。
④データ科学的手法を適用してイオン伝導を阻害する因子を整理し、電解液・電解質選定の指針
を提案
トポロジカルデータ解析の手法を用いて、MD 計算で得られたデータから電解質中のイオン伝導度と相関が強い構造的特徴を抽出し、電解質の設計指針を与える定量的な回帰モデルを作成する
枠組みを提案する。具体的には、電解液系二次電池について、Li,BF4,EC を参照系とする前年度の計算結果からイオン伝導度におけるカチオンの寄与を支配する因子を解明する。また、高分子
電解膜を用いた燃料電池について、MODYLAS で生成された Nafion 系の大規模データからプロトン伝導に寄与する構造的特徴を抽出し、側鎖の種類や含水率といったプロセス条件との対応を定量化する。
（研究協力機関：国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学大学院情報学研究科、国立大学法人筑波大学計算科学研究センター、国立大学法人東北大学材料科学高等研究所）
サブテーマＡ－２ 「二次電池・全固体電池」
硫化物電解質系の全固体電池は、界面における化学的・電気化学的不安定性やイオン伝導抵抗の増大が大きな問題となっている。また、酸化物電解質系については硫化物系に比べて電気化学
安定性が高いものの、イオン伝導度が低いことが重要問題となっている。そのため、これらの電解質材料の界面の安定性とイオン輸送に関する微視的機構を明らかにし、実験家・企業への検証提案を行う。
令和４年度においては、本サブテーマは以下の成果を目指して研究を遂行する。

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①大規模計算データと機械学習を組み合わせた新規固体電解質の材料及び界面指針を提案し、二次電池に関するシミュレーション・データ科学技術の社会実装
全固体電池の新規固体電解質探索を目標に、イオン伝導度・安定性等を効率的に評価可能な計
算・データ科学手法の確立に取り組み、実験家・企業と連携・共同研究しながら材料・設計指針を提案する。また固体電解質／電極界面をはじめとする様々な界面でのイオン輸送・電子移動について高効率サンプリング手法を組み合わせた第一原理計算解析を実行し、イオン伝導度・電気
化学的安定性を支配する学理を発展させる。
Ｂ）燃料電池電極の省白金・脱白金化を果たすための触媒設計・界面設計などの技術的課題の解決、プロトンを高速輸送するための安定な高分子膜の設計等を推進する。
サブテーマＢ－１ 「燃料電池の電極界面反応」
正極・負極ともに、白金を主成分とする貴金属合金をカーボンブラックに担持した触媒が使用されており、白金の希少性と高価格によるコスト問題、正極活性が低いことによる内部抵抗の問題、白金の酸性溶液への溶融や負極の一酸化炭素(CO)被毒による劣化問題を克服する必要がある。
そのため、シミュレーションから電極構造および電極反応の詳細を明らかにし、低白金化と脱白金という２つの観点から研究を遂行する。
令和４年度においては、本サブテーマを以下の２つの項目に分け、それぞれの項目で示す成果を目指して研究を遂行する。
①担体の欠陥上に強く結合された白金微粒子の酸素還元活性の第一原理分子動力学計算を実施し、実験による担持薄膜との比較を行い、活性向上のための指針を探り連携する実験家の開発指針確立に本質的に寄与する
白金代替電極触媒ZrO2の酸素還元活性の予測のための第一原理計算を行い、担体・異元素ドープによる電位勾配や触媒能への影響を調べ、その結果をもとに実験家と議論を行って電極材料の機能性向上に貢献する。
②新たな高活性触媒の理論的設計指針の提案と第一原理計算でのシミュレーションによる実証
令和３年度に引き続き、本年度は N 原子がドープされたグラフェンエッジに結合した単原子触媒の酸素還元反応、および CO 酸化反応について、グラフェンの担体効果に加えて、溶媒を含めた大規模な第一原理電子状態計算を実行し、実験グループとの協働によりその反応機構の全貌を明らかにする。それとともに、さらに、グラフェン類似の二次元物質の触媒反応性に関しても探索し、高活性の新触媒設計の指針を与える。
（研究協力機関：国立大学法人東京大学物性研究所、国立大学法人大阪大学大学院工学研究科）

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サブテーマＢ－２ 「燃料電池の電解質膜・プロトン輸送」
電解質膜バルクや電極４相界面そのものがプロトン、酸素、水素といった活物質の輸送を担い、分子レベルの機能としてこれを制御している。このため、電解質膜や４相界面のより一層の高性能化、高耐久性化、薄膜化、コストダウンがさらなる実用化、普及に向けた大きな課題となっている。そのため、全原子 MD シミュレーションによる、高分子電解質膜のプロトンや水素、酸素の輸送係数の予測や力学特性の評価を迅速に行う技術、また燃料電池界面における物質輸送の微視的な機構からの高性能電極界面の設計技術を確立し、企業等へと技術移転を行う。
令和４年度においては、本サブテーマを以下の２つの項目に分け、それぞれの項目で示す成果を目指して研究を遂行する。
①大規模界面モデルでのプロトン、酸素、水素輸送ミクロ機構の解明とそれに基づいた界面設計
指針の提案と成果の社会実装
燃料電池電極界面における酸素、水素、プロトン輸送のミクロ機構を、令和 3 年度までに構築した 106 原子規模の電極四相界面モデルを用いて分子動力学シミュレーションを実施することにより解明する。この計算技術を共同研究先の企業などに技術移転し、社会実装を行う。
②電解質膜分子設計指針の提案と成果の社会実装
令和３年度までに確立した、位置に依存する拡散係数と自由エネルギーに基づいた動的モンテ
カルロ法を実施し、分子輸送に関わる多数のトラジェクトリーを生成する。この解析から電解質
膜バルク中における物質輸送のミクロ機構を解明する。確立した計算技術を共同研究先の企業な
どに技術移転し、社会実装を行う。
（研究協力機関：国立大学法人東京大学大学院新領域創成科学研究科、国立大学法人東北大学
材料科学高等研究所）
Ｃ）データマネージメントに係る取組
材料分野のデータレポジトリを構築している物質・材料研究機構のデータプラットフォームセンター(DPFC)と連携し、データを利活用するシステムの構築を行う。
令和４年度においては、以下の成果を目指して研究を遂行する。
①DPFC が運用するクラウドのデータリポジトリを利用し、シミュレーション・データ科学の研究者間でデータ（シミュレーション結果等）を共有するシステムを構築する。
（研究協力機関：国立大学法人東京大学物性研究所、国立大学法人東京大学大学院新領域創成科学研究科、国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学大学院情報学研究科、国立大学法人大阪大学大学院工学研究科、国立大学法人筑波大学計算科学研究センター、国立大学法人東北大学材
料科学高等研究所）

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（２）プロジェクトの総合的推進
プロジェクト全体の連携を密としつつ円滑な運営のため、研究協力機関との実施者会議や統括会議などを開催し、研究協力機関や連携機関の連携・調整にあたる。
国内外の次世代二次電池・燃料電池関連課題との連携や、産業界の実ニーズの把握、実験研究の進展をタイムリーに取り込むために民間企業研究者・実験研究者と定期的に交流する。これらの目的のために、研究会やシンポジウムなどの企画・実施を行う。また、プロジェクトで得られた成果は論文発表・オープンアクセス、シンポジウム・研究会、広報・ホームページや研究活動
を通じて積極的に公表する。また HPCI コンソーシアムに参画することで、利用する｢富岳｣やHPCI システムに関する情報共有を円滑に進め、今後の展開に資する。
また、一般社団法人電気化学界面コンソーシアム(EIS コンソ)への協力、コンピューテーショ
ナル・マテリアルズ・デザイン・ワークショップ(CMD-WS)などの開催を通して、本研究課題で用いる計算手法やプログラムの社会実装を推進する。
若手研究員（ポスドク等）については、有能な人材を確保し、育成する計画を継続する。これに伴い、若手研究員の連携、将来のステップアップまで見据えた登用や人材育成の取り組みを継続していく。
本事業の研究推進での計算資源の効率良い利活用のため｢富岳｣計算資源をマネジメントし、さらに HPCI システムの計算資源追加の検討・調達を実施する。
（研究協力機関：国立大学法人東京大学物性研究所、国立大学法人東京大学大学院新領域創成科学研究科、国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学大学院情報学研究科、国立大学法人大阪大学大学院工学研究科、国立大学法人筑波大学計算科学研究センター、国立大学法人東北大学材
料科学高等研究所）5２－２．実施内容（成果）（１）研究開発
令和４年度は、微視的には極めて複雑な充放電・発電過程を電子・イオン・分子レベルで理解するシ
ミュレーション技術および機構解明や材料探索につなげるデータ科学技術を用いた世界水準の計算・データ科学研究を、ポスト｢京｣重点課題５本格実施フェーズにて開発されたアプリケーションソフト
ウェアを用い、特定高速電子計算機を最大限利活用して世界最高水準の研究成果の創出に取り組んだ。
また、この成果創出を加速するためのプロジェクトの総合的推進施策を実施した。以下に具体的な成果について記載する。
Ａ）二次電池サブテーマＡ－１ 「電解液系次世代二次電池（革新型液系二次電池）」①大規模計算データと機械学習を組み合わせた新規電解液の材料及び界面指針を提案し、二次電池に関するシミュレーション・データ科学技術の社会実装[令和４年度の事業実施計画]
stat-CPMD コード等を用いた第一原理分子動力学(MD)サンプリングをさらに推進し、高濃度電解液およびポストリチウムイオン電池(Mg 金属電池など)電解液のバルク領域および界面領域における、溶媒和状態、イオン拡散、酸化還元挙動について微視的理解を深化させ、蓄積された電解液データのマテリアルズ・インフォマティクス解析と組み合わせて高安全・高性能電解液の設計指針を獲得し、研究連携する企業等に技術移転する。
[担当責任者] 館山佳尚（物質・材料研究機構）[実施概要]
現行の Li イオン電池から次々世代となる Mg 金属電池まで普遍的に利用可能な電解液設計指針の構築を行った。まず、各溶媒分子・アニオン分子の酸化還元耐性に加えて、カチオンに対する溶媒和能が重要であることを指摘し、それを考慮した２次元マップを提案した。さらに実際に用いられる混合溶液系に対する第一原理 MD サンプリング研究を行い、本提案の拡張を行った。また電極材料に対して容量や電位に加えてレート特性をも評価すべく第一原理計算レベルでの電子伝導とイオン伝導の同時評価を試み、新たな電極材料設計指針の提案に至った。
[成果を得るため用いた計算モデル及び利用アプリケーション]
混合溶液系の溶媒和状態記述のためには数百原子レベルのスーパセルと多数の異なる初期構造を用いた第一原理 MD サンプリングが必要となる。それに対して、｢富岳｣向けのチューニングを実施してきた CPMD/stat-CPMD を用いることで、並列性・高速性が担保された第一原理 MD 計算が実行可能となっている。電極材料探索においては金属状態を扱うことから、それに適した VASP を用いた。電子伝導度計算においては第一原理計算の結果をもとに Boltzmann 輸送方程式を利用した。

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[研究成果]近年の計算・実験データ量の増加に伴い、現行の Li イオン電池から次々世代となる Mg 金属電池まで普遍的に利用可能な電解液設計指針に関する研究が可能になってきた。そこでは、各溶媒分子・アニオン分子単体の酸化還元耐性の議論が中心となってきたが、カチオンに対して溶媒和しているかどうかが酸化還元に効いてくることがわかってきた。そこで我々はまず分子系第一原
理計算において酸化還元耐性と溶媒和能を考慮した２次元マップを提案し、有望な溶媒・アニオ
ン分子の領域を示唆した。さらに実際に用いられる混合溶液系での溶媒和構造の特定においては第一原理 MD サンプリングが必要となることから、「富岳」向けにチューニングされた CPMD/statCPMD を用いた大量サンプリングが有用であることが明らかになった。我々は第一例として
LiPF6/EC:PC 電解液系について第一原理 MD サンプリングを実行し、溶媒割合を変えた場合の溶媒和構造とそのイオン拡散性について知見を得て、現在論文にまとめている。
電解液材料に加えて電極材料探索もいまだに重要な課題である。従来から容量や電位、エネル
ギー密度の観点の考察は行われていたが、加えてレート特性及びそれに関連する劣化機構も重要なファクターとなっている。しかしレート特性を決める電子伝導とイオン伝導の両者を同時に評価するという試みは少なくとも計算サイドではなかった。そこで我々は第一原理計算レベルでの
電子 伝 導 と イ オ ン 伝 導の 同 時 評 価 を 試 み た 。電 子 伝 導 に つ い て は バン ド 伝 導 を 仮 定 した
Boltzmann 輸送方程式を、イオン伝導は従来通り MD サンプリングによる平均二乗変位を用いて、代表的な LiCoO2 と LiNiO2 について比較を行った（図 2-2-1-A-1）。その結果、LiCoO2 がなぜ最適な正極材料となっているか、またその代替正極材料に要求される条件について理論的な提案を行った[2-2-1-A-1]。

図 2-2-1-A-1. （上）LiCoO2 及び LiNiO2 の結晶構造と Li 分布。
（下）電子伝導度σe（緑丸）とイオン伝導度σLi（赤四角）の充電状態(LixMO2(M=Co,Ni))依存性。
青三角は電子伝導度の実験値で本計算とよく一致している。イオン伝導度は両材料で類似しているが、電子伝導度は LiCoO2 の方が２桁大きい。これらをうまく表現するためにσe とσLi の積と除数が正極材料評価に対して有用な記述しであると提案。

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[研究成果の社会実装について]
国プロおよび国プロに参画する企業との連携により、社会実装をさらに進めた。
 JST ALCA 次世代蓄電池（ALCA-SPRING): Mg 金属電池実用化に資する有力電解液の設計指針の提案と混合電解液系への対応
 文部科学省・科学研究費助成事業＜新学術領域研究＞ 「蓄電固体界面科学」：混合導電体である
電極内の電子伝導とイオン伝導の同時評価による新たな電極材料設計指針の提案[参考文献][2-2-1-A-1] Huu Duc Luong, Chenchao Xu, Randy Jalem, Yoshitaka Tateyama, “Evaluationof battery positive-electrode performance with simultaneous ab-initio
calculations of both electronic and ionic conductivities”, J. Power Sources,
569, 232969 (2023).

8②定電位計算による充放電時の大域的界面構造の解明と材料探索指針の提案[令和４年度の事業実施計画]
定電位 Red Moon 法を用いて、電極分極を考慮した固体電解質相間(SEI)膜形成シミュレーショ
ンを行い、電極電解質界面の最適化条件を明らかにする。また、その結果を基に、最適な電解液を探索するための指針を提案する。
[担当責任者] 長岡正隆（名古屋大学大学院情報学研究科）[実施概要]
ナトリウムイオン電池(SIB)における SEI 膜の力学的特性に対する炭酸フルオロエチレン(FEC)
添加剤濃度依存性を調査した。1.0 vol%で弾性率が最大、つまり SEI 膜が変形に対して最も耐性があることが示された。このことは、SIB に FEC を少量添加すると容量やサイクル特性が大きく向上するという実験結果と対応している。また、リチウムイオン電池(LIB)における SEI 膜の力学的特性に対する充電電位依存性を調査した。電位差 1.0‐4.0 V の範囲では、SEI 膜は、電位差の増加に伴って変形に対する耐性がより増大することが示された。これは増加に伴って硬い無機成
分 CO32－がより多く生成して弾性が増大するためと考えられる。
[成果を得るため用いた計算モデル及び利用アプリケーション]
 ナトリウムイオン電池における SEI 膜の力学的特性の FEC 添加剤濃度依存性
FEC が添加されたヘキサフルオロリン酸ナトリウム(NaPF6)/炭酸プロピレン(PC)系の SIB における Red Moon(RM)シミュレーションによって生成した有機物および無機物からなる SEI 膜
 リチウムイオン電池における SEI 膜の力学的特性の充電電位依存性
ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)/炭酸エチレン(EC)系の LIB における定電位 RM シミュ
レーションによって生成した有機物および無機物からなる SEI 膜[研究成果](1)ナトリウムイオン電池(SIB)における SEI 膜の力学的特性の FEC 添加剤濃度依存性[2-2-1-A2]
SEI 膜の充放電サイクル中の安定性は、その微視的弾性率と密接に関係している。そこで、FECが添加された NaPF6/PC 系 SIB における RM シミュレーションによって得られた SEI 膜に対して力学的特性計算を行った。その結果、FEC 添加剤濃度が 1.0 vol%のときに弾性係数の各成分が最大となることが初めて理論的に明らかとなった。弾性係数の FEC 添加剤濃度依存性の解析から、
FEC 添加剤低濃度で形成された SEI 膜は引張変形やせん断変形に対してより耐性があることが示された。最適な硬度は FEC 添加剤濃度が増加するにつれて単調に減少するが、低い FEC 添加剤濃度では敏感であることがわかった（表 2-2-1-A-1）。これは、低濃度では小さな空洞を持つ高密度な SEI 構造が形成されるためである。この結果は実験結果と非常によく一致しており、RM シミュレーションによって調製された SEI 膜が、現実の SEI 膜の力学的安定性と、その FEC 添加効果
を微視的によくモデル化できていることを示している。

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表 2-2-1-A-1. ナトリウムイオン電池における SEI 膜の力学的特性の FEC 添加剤
濃度依存性(2)リチウムイオン電池(LIB)における SEI 膜の力学的特性の充電電位依存性[2-2-1-A-3](1)と同様に、LiPF6/EC 系 LIB における定電位 RM シミュレーションによって得られた SEI 膜に対して力学的特性計算を行った。その結果、C66 を除く弾性係数の各成分が、電極電位の増加に伴い増加する傾向が示された（表 2-2-1-A-2）。これらの弾性係数の各成分の増加は、電極電位の増加により硬い無機成分(Li2CO3)が増加したことが要因であると考えられる。この硬い無機成
分は電解液の溶媒分子の 2 電子還元生成物である。電極電位の増加により負極の負電荷が増加したことで、電解液の還元が促進されたために無機成分が増加したと考えられる。また、物質の延性を表す Pugh 比の値は電極電位の増加に伴い増加傾向を示した。つまり、高電位で形成された
SEI 膜はより延性に優れる耐久性のある膜であると言える。
表 2-2-1-A-2. リチウムイオン電池における SEI 膜の力学的特性の充電電位依存性[研究成果の社会実装について]国プロとの連携により、社会実装をさらに進めた。
 文部科学省 元素戦略 研究拠点形成プログラム「触媒・電池元素戦略研究拠点」（ESICB）「Li イ
オン電池および Na イオン電池における電極と電解液のマルチスケールシミュレーション」と連携10

[参考文献][2-2-1-A-2] Amine Bouibes, Nisrine Sakaki, Masataka Nagaoka, “ Microscopic Analysis of
Mechanical Stability of SEI Layer Structure Depending on FEC Additive
Concentration in Na-ion Batteries: Maximum Appearance in Vickers Hardness
at the Lower FEC Concentrations”, ACS Omega, 8, 16570-16578 (2023).
[2-2-1-A-3] 近藤宙暉、川瀬智元、Sakaki Nisrine、田中佑一、長岡正隆、 第 36 回分子シミュ
レーション討論会、オンライン、東京工業大学、2022 年 12 月

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③充放電に対する高耐久・高効率電極材料・電解液の設計指針の提案[令和４年度の事業実施計画]
第一原理計算を用いて、充放電過程における正極物質の構造変化がその特性に与える影響を調べる。特に、充放電過程で起こりうる欠陥構造の組み合わせは膨大であるため、クラスター展開
法やデータ科学手法などを組み合わせて、安定構造探索の効率化を行う。
[担当責任者] 大谷実（筑波大学計算科学研究センター）[実施概要]
Hull distance を目的変数とする、クラスター展開法＋ベイズ最適化法を開発し、複雑な三元状態図を作成することに成功した。充電時の Li 及 O イオンの脱離による結晶構造変化を解析し、高電位領域で、 酸素脱離により密な構造をもつ CoO2-y に変化することを明らかにした。
[成果を得るため用いた計算モデル及び利用アプリケーション]
リチウムイオン電池正極材料の LiCoO2 を対象にクラスター展開(cluster expansion：CE)法とベ
イズ最適化(Bayesian optimization：BO)を組み合わせて、熱力学的凸包の構築を行った。LiCoO2のプリミティブセルに対して 5 倍のスーパーセルを母構造として、第一原理計算には Quantum
ESPRESSO を用いた。
[研究成果]
筑波大学で開発している密度汎関数理論を用いた電子状態計算手法と古典溶液理論による溶媒分布計算手法のハイブリッドシミュレーション技術(ESM-RISM 法)に関して、水の誘電的性質を補正する DRISM を新たに導入した。これまでは 3D-RISM において、DRISM の有効性が示されてきたが、本研究では、電極と電解液の界面において利用される ESM-RISM 法においても DRISM が正常に動作し、電気二重層キャパシタンスなどが実験結果をよく再現することを見出した[2-2-1-A4]。
次に、高い理論容量を有する遷移金属硫化物電池は次世代蓄電池として注目されている。本研究
では、VS4/Li 電池の充放電過程で起こる電解液種に依存した容量低下の原因を理論考察した[22-1-A-5]。VS4/Li 電池の充放電反応過程で起こる電解液種に依存した容量低下の原因となる副反応を VS4 電極と有機溶媒分子(EC,PC,DMC)の分解反応と仮定した。それらの分解反応に対して第一原理計算と 1D-RISM からその自由エネルギー変化と平衡電位を求めた。得られた平衡電位と電池
動作電位の過電圧ηを調べると全て負の過電圧を示し、その絶対値の序列が、η(DMC) > η(EC)> η(PC)となることが見出された。本傾向は実験による電池容量の低下の傾向とよく一致する。
バトラー・ボルマー理論によれば、負の過電圧が大きくなると酸化反応が促進されることから、
VS4 電極/有機溶媒分子間の分解反応による硫黄の流出と溶媒の劣化が電池容量低下の原因と考え
られる。

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上記の研究に加えて、クラスター展開法にベイズ最適化を組み合わせた安定構造探索プログラ
ム（CE+BO 法）の開発を行い、それをリチウムイオン電池の正極材料である LiCoO2 の充放電過程
における構造変化解析へ適用した（図 2-2-1-A-2、図 2-2-1-A-3）[2-2-1-A-6]。LiCoO2 電極は充放電時に Li の移動と共に、高電位領域で酸素脱離が起こると考えられている。酸素脱離まで考慮に入れると、取り得る構造が膨大なため、安定構造を探索し起電力の計算を行うことが難しかった。CE+BO 法を用いて、安定構造を探索し起電力を計算し実験と良い一致を見ることができた。
また、酸素脱離によって相分離が起こり、不可逆的な CoO2-y が生成されることも明らかとなった。

図 2-2-1-A-2. 形成エネルギーの凸包に対する DFT 計算回数の関数としての収束挙動。
BO1、BO2 はそれぞれターゲット変数を形成エネルギー、hull-distanceとしたときのベイズ最適化を表す。

図 2-2-1-A-3. (a) 0 K と(b) 300 K における Li-Co-O 相の凸包、(c) 0 K と(d) 300 K における電圧プロファイル。
オレンジ色の矢印は LiCoO2 から CoO2 への理想電荷反応方向、
青色の斜線領域は 3 相分離領域であることを示す。

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[研究成果の社会実装について]
 複数の企業と個別に 2 件の｢富岳｣の一般課題に採択されている。本課題で開発している ESMRISM プログラムを利活用する予定である。
 本課題にも参画している電気化学界面シミュレーションコンソーシアムの会員企業と、共通の課題を設定して、より多くの産業界の研究者にシミュレーション技術を共有する。
[参考文献][2-2-1-A-4] Satoshi Hagiwara, Satomichi Nishihara, Fumiaki Kuroda, Minoru Otani,“Development of a dielectrically consistent reference interaction sitemodel combined with the density functional theory for electrochemicalinterface simulations”, Phys. Rev. Mater. 6, 093802 (2022).
[2-2-1-A-5] Satoshi Hagiwara, Jun Haruyama, Minoru Otani, Yuki Uemura, Tomonari Takeuchi,
Hikari Sakaebe, “Theoretical Consideration of Side Reactions between the
VS4

Electrode

andCarbonate

Solvents

inLithium–metal

Polysulfide

Batteries”, Electrochemistry 90, 107002 (2022).
[2-2-1-A-6]

Fumiaki

Kuroda,SatoshiHagiwara,

Computational Materials.

14

MinoruOtani,

submitted

tonpj

④データ科学的手法を適用してイオン伝導を阻害する因子を整理し、電解液・電解質選定の指針を提案[令和４年度の事業実施計画]
トポロジカルデータ解析の手法を用いて、MD 計算で得られたデータから電解質中のイオン伝導度と相関が強い構造的特徴を抽出し、電解質の設計指針を与える定量的な回帰モデルを作成する
枠組みを提案する。具体的には、電解液系二次電池について、Li,BF4,EC を参照系とする前年度の計算結果からイオン伝導度におけるカチオンの寄与を支配する因子を解明する。また、高分子電解膜を用いた燃料電池について、MODYLAS で生成された Nafion 系の大規模データからプロトン伝導に寄与する構造的特徴を抽出し、側鎖の種類や含水率といったプロセス条件との対応を定量化する。
[担当責任者] 赤木和人（東北大学材料科学高等研究所）[実施概要]
古典 MD 計算とトポロジカルデータ解析を組み合わせて系のミクロ構造の特徴を定量的かつ網羅的に抽出し、電解液・電解質のイオン伝導度に影響する因子を評価した。Li 系の電解液に関して
は、アニオンとの親和性が強い一方で Li イオンとは適度な脱着を許す溶媒分子の選定が有用であることが示唆された。
[成果を得るため用いた計算モデル及び利用アプリケーション]
 約 4000 原子からなる 0.5M-3.0M の濃度の LiBF4/EC 電解液
 第一原理計算を参照系としてパラメータ最適化した AMOEBA 力場を用いた古典 MD 計算
 約 20 万原子からなる Nafion 系高分子電解膜の６種類の含水構造（岡崎 G の提供）
 トポロジカルデータ解析に独自拡張した HomCloud を使用[研究成果]
令和３年度までに、古典 MD 計算とトポロジカルデータ解析(TDA)を組み合わせて系のミクロな構造とマクロな物性の相関を調べる手法を構築し、種々の濃度の LiBF4/EC 系から生成した構造記述子を用いて広い濃度範囲でのイオン伝導度を線型回帰できることを実証した。しかし、非経験的に知見を得るための網羅的な特徴抽出によって、実質的には等価な情報を多重に抽出してしまう問題が残っており、より複雑かつ大規模な系を対象とした回帰モデルや解釈を得る上で困難があった。
令和４年度は、本手法を「富岳」電池課題の他のテーマにも適用できるように、TDA で生成した構造記述子間の相関を考慮しつつ独立な情報を拾うための手法改良を施した。これによりマクロ
物性に対するミクロ構造の影響の解釈が容易になり、Li 系電解液の例では、アニオンとの親和性が強く Li イオンには適度な脱着を許す溶媒分子（とアニオンのセット）の選定がイオン伝導度向上の指針の一つとなることが示された（図 2-2-1-A-4）。

15

図 2-2-1-A-4. （a）LiBF4/EC 系におけるミクロ構造とイオン伝導度の相関マップの例。
（b）TDA に基づく LiBF4 クラスタと EC 分子との相互作用点の抽出(青：Li、緑：B、白：F、黄：cavity を構成する重要な C、紫：cavityを構成する C）。
（c）BF4 アニオンに対する EC 分子の配位構造(TDA による同定、緑：B、
白：F、赤：O、黄：cavity を構成する重要な C、茶：C、白：H）。

次に「富岳」で生成したデータを利活用して成果創出を加速するために、NIMS のデータ基盤「MDR
closed」にトポロジカルデータ解析(TDA)のための計算サーバを結合し、「富岳」から push した原子座標データを自動処理して構造記述子を生成する枠組みを試作した。これは 100 万原子系の長時間 MD 計算データであっても数 MB 程度のコンパクトなベクトルデータのセットに変換し、その機械学習によって大規模で複雑な系の構造変化や上記のミクロ-マクロ相関の抽出を可能とするものであり、岡崎グループが生成した高分子電解膜の相分離構造データや高分子材料の引張破壊
データを解析して有用性を確認した（図 2-2-1-A-5）。

図 2-2-1-A-5. （a）含水 Nafion の相分離構造（赤：高分子の疎水部、青：高分子の親水部、水色：水相）。
（b）種々の含水量の試料Ａ、Ｂにおける大域的な水ネットークの特徴量空間での定量分類。

16

さらに汎用性を高めるには系の特徴に応じて若干のパラメータ調整を行う仕組みを実装する必要があるが、今後、電池関連のテーマを含む他の多くのプロジェクトと連携して「富岳」からの膨大な計算データの蓄積と利活用を行うための知見とノウハウは、本課題で十分に得ることができた。
[研究成果の社会実装について]
NIMS のデータ基盤「MDR closed」にトポロジカルデータ解析(TDA)のための計算サーバを結合し、「富岳」から push された原子配列データを自動処理して構造記述子を生成する枠組みの実証を行った。
MD 計算と TDA を組み合わせる手法を応用し、企業との共同研究において半導体製造プロセスにおける成膜課題に取り組んだ。
主宰する「トポロジカルデータ解析コミュニティ」において、40 社超の材料系企業の研究者を対象としたセミナーとチュートリアルを開催し、TDA の手法の社会実装に努めた。

17

サブテーマＡ－２ 「二次電池・全固体電池」①大規模計算データと機械学習を組み合わせた新規固体電解質の材料及び界面指針を提案し、二次電池に関するシミュレーション・データ科学技術の社会実装[令和４年度の事業実施計画]
全固体電池の新規固体電解質探索を目標に、イオン伝導度・安定性等を効率的に評価可能な計
算・データ科学手法の確立に取り組み、実験家・企業と連携・共同研究しながら材料・設計指針を提案する。また固体電解質／電極界面をはじめとする様々な界面でのイオン輸送・電子移動について高効率サンプリング手法を組み合わせた第一原理計算解析を実行し、イオン伝導度・電気
化学的安定性を支配する学理を発展させる。
[担当責任者] 館山佳尚（物質・材料研究機構）[実施概要]
固体電解質に不可避となる粒界におけるイオン伝導機構を明らかにするために、最有力酸化物
固体電解質へのドーピング効果に着目して第一原理分子動力学(MD)解析を実行し、ドーパントと粒界イオン伝導の相関を明らかにした。また長時間サンプリングが必要となるイオン伝導度計算
を第一原理計算レベルでハイスループットに行うためのフローを構築し、Na イオン硫化物電解質
群に適用して、あらたな有望固体電解質材料の提案に至った。さらにこの長時間 MD サンプリング
を短縮するための新しい非平衡 MD 手法の開発を行った。本手法はイオン相関をより高精度に扱えることから、最先端イオニクス計算を可能にするものとなっている。
[成果を得るため用いた計算モデル及び利用アプリケーション]
全固体電池は固体系であることと遷移金属を含むことから主に VASP を用いた計算実行を行った。粒界計算については数百原子レベルのスーパセルと多数の異なる初期構造を用いた第一原理
MD サンプリングが必要なことから、VASP の並列計算効率化を進めた。さらに第一原理 MD サンプ
リングを用いたイオン伝導度計算のハイスループット化においては各サンプリングにおける並列化に加えて「富岳」の多数ノード特性を十分考慮した並列計算を実行した。
[研究成果]「富岳」の計算速度、多数ノード性の特徴を活かして、固体電解質に関するこれまでにはない大規模な第一原理 MD 計算解析を実行した。さらにその中で浮かび上がってきた課題をもとに、新規
イオン伝導度計算手法開発を試みた。
まず固体電解質に不可避となる粒界におけるイオン伝導機構の学理を構築するために、最有力酸化物固体電解質である Li7La3Zr2O12 系の粒界イオン伝導解析とそのドーピング(Al,Ga,Nb,Ta)効果について調べた。ドーパントの安定性から安定粒界付近に偏析しうることがエネルギー的に示され、その安定配置に対して第一原理 MD を実行し平均二乗変位から拡散係数を求めた。その結果
Nb,Ta 系では粒界イオン伝導を加速する効果を持つ可能性があり、それは Li イオン伝導経路の連結性と関連することが示された（図 2-2-1-A-6）。またデンドライト形成については抑制効果があ18

ることが示唆された[2-2-1-A-7]。

図 2-2-1-A-6.（a）固体電解質 Li7La3Zr2O12 のΣ3(112)粒界付近のドープなし、Al ドープ、Nb ドープ系に対する自己拡散係数の計算値。
Nb ドープにより自己拡散係数が向上することが示唆された。
（b-d）ドープなし、Al ドープ、Nb ドープ系の Li イオン分布。
Al ドープ系では Li 伝導パスが切断されている。

また高イオン伝導度固体電解質材料そのものの探索もいまだに限られた材料パラメータ空間で行われている課題があった。これに対して、異なる結晶構造間のイオン伝導度比較を同一基準で行うこと、第一原理計算レベルで見積もりすることを目標として、ハイスループット第一原理 MD
サンプリングフローの構築を行った。これにより数千万の原子配置の中から数十の有望な配置を効率的に求められることを実証した。その結果幾つかの有望な Na イオン硫化物電解質の提案に至った。さらに多数の計算データを機械学習にかけることにより、高イオン伝導度のために重要な記述子の抽出も行った（図 2-2-1-A-7）。得られた記述子は、近年提案されている様々な概念とも整合するものとなっており、時間のかかる第一原理 MD を代替できる可能性を秘めている[2-21-A-8]。

19図 2-2-1-A-7.（左）高イオン伝導度固体電解質探索のためのハイスループット
スクリーニングの概略図。
（右）計算データをもとに得られた Na イオン室温自己拡散係数の回帰式。３つの主要記述子は現象をうまく説明している。

このようなハイスループットイオン伝導度計算が第一原理計算レベルで可能になったが、さらにイオン伝導計算の効率化を図るために我々は非平衡 MD 法のフレームワークの拡張を試みた。
電荷としてイオンの実電荷を考慮した設定を行う Chemical Color Diffusion 法を新たに開発し、既存の硫化物固体電解質に適用して妥当性を検証したところ、精度をキープしながら約１０倍の計算速度向上が図られることが実証された（図 2-2-1-A-8）。本手法はイオン同士の相関をより高精度に扱えることから、最先端イオニクス計算を可能にするものとなっている[2-2-1-A-9]。

図 2-2-1-A-8.（左）Li10GeP2S12 モデル系における Li イオン、アニオンユニットの電荷およびカラー電荷フラックスの定義。
（右）自己相関およびイオンーイオン相関を考慮したイオン伝導度の定義。
CCD-NEMD によりイオン相関を考慮したイオン伝導度の MD 計算の統計収束性が従来の約１０倍速くなった。本手法はイオン伝導度解析を促進するものである。

20

[研究成果の社会実装について]
国プロおよび国プロに参画する企業との連携により、社会実装をさらに進めた。
 JST ALCA 次世代蓄電池（ALCA-SPRING): 酸化物系固体電解質の有力材料探索
 文部科学省 データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクト「再生可能エネルギー最大導入に向けた電気化学材料研究拠点（東京大学）」：高イオン伝導度固体電解質のハイスループット第一原理計算スクリーニングフローの構築とそれを用いた Na イオン硫化物固体電解質の予言
 文部科学省・科学研究費助成事業＜新学術領域研究＞「蓄電固体界面科学」：様々な固体電解質
界面の電子・イオン移動に関わる学理の拡張（粒界偏析、デンドライト成長、ハイスループット
フロー、イオン相関） 文部科学省・材料の社会実装に向けたプロセスサイエンス構築事業「全固体電池を実現する接合プロセス技術革新」：様々な固体電解質界面の高温下でのイオン移動に関する基礎学理構築
 JST CREST「未踏探索空間における革新的物質の開発」領域「分子結晶全固体電池の創製」イオン相関を考慮した非平衡 MD 手法の開発[参考文献][2-2-1-A-7] Bo Gao, Randy Jalem, Yoshitaka Tateyama, “Atomistic insight into the dopant
impacts at the garnet Li7La3Zr2O12 solid electrolyte grain boundaries”, J.

Mater. Chem. A, 10, 10083-10091 (2022).
[2-2-1-A-8] Seong-Hoon Jang, Yoshitaka Tateyama, Randy Jalem, “High-Throughput DataDriven

PredictionofStableHigh-Performance

Na-IonSulfide

Solid

Electrolytes”, Adv. Funct. Mater. 32, 2206036 (2022).
[2-2-1-A-9] Ryoma Sasaki, Bo Gao, Taro Hitosugi, Yoshitaka Tateyama, “Nonequilibrium
molecular dynamics for accelerated computation of ion–ion correlated
conductivity beyond Nernst–Einstein limitation”, npj Comput. Mater. 9, 48(2023).

21Ｂ）燃料電池
サブテーマＢ－１ 「燃料電池の電極界面反応」①担体の欠陥上に強く結合された白金微粒子の酸素還元活性の第一原理分子動力学計算を実施し、実験による担持薄膜との比較を行い、活性向上のための指針を探り連携する実験家の開発指針確立に本質的に寄与する[令和４年度の事業実施計画]
白金代替電極触媒 ZrO2 の酸素還元活性の予測のための第一原理計算を行い、担体・異元素ドー
プによる電位勾配や触媒能への影響を調べ、その結果をもとに実験家と議論を行って電極材料の機能性向上に貢献する。
[担当責任者] 杉野修（東京大学物性研究所）[実施概要]
白金代替電極触媒 ZrO2 上で異元素ドープにより酸素還元反応が活性化される機構を解明するため、ドーパントの分布や担体、水溶液の影響を網羅的に考慮した大規模シミュレーションを行った。酸化物表面で多様な結合形態を取る事により、スケーリング則を超えた高活性が現れることが示された。また計算の精度向上、実験との定量的比較、実験家との密接な議論を通じて電極触媒開発への示唆を行った。なお実験家と協議の下、酸化物の課題に注力して研究を行った。
[成果を得るため用いた計算モデル]
計算モデルは、(a)欠陥を含む ZrO2 スラブ（100-200 原子）を用いた第一原理計算用セル、(b)1000
原子規模の機械学習ポテンシャル計算用セルであり、この二つを用いてシミュレーションを実施した。(a)の計算では abICS を用いた第一原理計算モンテカルロ計算を行い、その計算に基づき機械学習ポテンシャルを作成し、(b)の計算を 10ns、1000 通りの規模で実施した。
[研究成果]
白金代替電極触媒 ZrO2 上で異元素ドープによる酸素還元反応の活性化機構解明のために、ドー
パント分布や担体、水溶液の影響を考慮した計算（計算機実験）を行った。ドーパント分布を得るために第一原理計算モンテカルロ計算を行ったが、途中経過を機械学習して力場ポテンシャルが構築できるので、計算時間を短縮することができる。それでも膨大な計算量が発生するため、｢富岳｣のような計算機でのみ実行可能となる。計算結果に基づき、酸素空孔は広く分布するが、窒素不純物は界面付近から離れて分布することなど構造に関する特徴を明らかにすることができた。得られた構造を用いて、酸素還元反応機構の計算、水溶液界面の計算をそれぞれ行った。前者の計算のために、まず表面構造の中から重要であると想定される欠陥の分布や反応サイトを全て用い、反応経路の計算を行った（図 2-2-1-B-1）。欠陥ありの模型と欠陥なしの模型で最も活性なサイトを比べると、ほとんど違いが現れないことが分かった。この結果は、電極触媒を電子供給能と活性能に分解して考えた時、前者が最も重要な因子であることを示唆するものであり、触媒設計にとって重要な知見となった[2-2-1-B-1],[2-2-1-B-2]。

22図 2-2-1-B-1. t-ZrO2(101)上での酸素還元反応経路。
多数の酸素空孔と窒素不純物、反応中間体の組み合わせから重要なもの数百通りを網羅的に考慮して反応経路を求めた。多様な結合形態を取る事が活性化に大きな影響を及ぼしている様子が明らかになった。

後者の固液界面の構造の計算のためには、水の初期構造を想定して基づき第一原理分子動力学
計算をまず行い、その結果に基づき機械学習力場ポテンシャルの構築を行った[2-2-1-B-3]。さらに力場を用いた 10 ns 規模の分子動力学計算を 1000 通り行い、統計サンプリングを行った。さらに、想定された構造と力場計算から得られた構造が一致するまで自己無撞着計算を行った。このようにして得られた構造から、水分子が部分的に乖離吸着して酸素還元反応をブロックする様子が明らかになった（図 2-2-1-B-2）。

図 2-2-1-B-2. t-ZrO2(101)上での水の構造（緑：Zn、赤：O、青：O、白：H）。
固体側の欠陥分布をあらかじめ第一原理計算モンテカルロ計算等で求めた上で表面を水分子で覆い、第一原理分子動力学計算を
1000 通り実施して界面構造を決定した。界面で水が乖離吸着して電気二重層を形成し、酸素還元反応に影響を及ぼす様子が明らかになった。

23

[研究成果の社会実装について]
研究は酸化物カソード触媒の開発のための NEDO のプロジェクトと強く連携して行った。
[参考文献][2-2-1-B-1] Shibghatullah Muhammady, Jun Haruyama, Shusuke Kasamatsu, Osamu Sugino,“Effect of Nitrogen Doping and Oxygen Vacancy on the Oxygen Reduction
Reaction on the Tetragonal Zirconia(101) Surface”, J. Phys. Chem. C, 126,
15662–15670 (2022).
[2-2-1-B-2] 春山 潤, 杉本 敏樹, 杉野 修, “第一原理計算による白金表面の水分子吸着層の解析”, 表面と真空, 65, 355–360 (2022).
[2-2-1-B-3] Ryo Nagai, Ryosuke Akashi, Osamu Sugino, “Machine-learning-based exchange
correlation functional with physical asymptotic constraints”, Phys. rev.

res. 4, 013160 (2022).

24

②新たな高活性触媒の理論的設計指針の提案と第一原理計算でのシミュレーションによる実証[令和４年度の事業実施計画]
令和３年度に引き続き、本年度は N 原子がドープされたグラフェンエッジに結合した単原子触媒の酸素還元反応、および CO 酸化反応について、グラフェンの担体効果に加えて、溶媒を含めた大規模な第一原理電子状態計算を実行し、実験グループとの協働によりその反応機構の全貌を明らかにする。それとともに、さらに、グラフェン類似の二次元物質の触媒反応性に関しても探索し、高活性の新触媒設計の指針を与える。
[担当責任者] 森川良忠（大阪大学大学院工学研究科）[実施概要]
N 原子がドープされたグラフェンエッジに結合した単原子触媒の酸素還元反応、および CO 酸化
反応の活性を調べるために、これらの反応中間体の安定性を溶媒効果も含めて大規模な第一原理
電子状態計算を実行した。そして、実験結果とも詳細に比較検討を行い反応機構の全貌を明らかにした。さらに、グラフェン類似の二次元物質、特に N ドープ Graphdiyne（グラフィジイン）の酸素還元反応性に関しても探索し、高活性の新触媒設計の指針を与えている。
[成果を得るため用いた計算モデル及び利用アプリケーション]
炭素原子、酸素原子、および水素原子 300 原子程度からなる固液界面電極系をシミュレーショ
ンした。アプリケーションとしては、大阪大学で開発して来ている第一原理分子動力学法プログ
ラム Simulation Tool for Atom TEchnology (STATE) を使用した。
[研究成果]
固体高分子形燃料電池では、Pt を主とする合金が電極触媒として用いられている。しかしながら、アノード極では CO 被毒、カソード極は高い過電圧の問題がある。燃料電池を普及させるために、高価な Pt の使用量をできる限り減らし、かつ、高い活性を持つ触媒の開発が望まれている。
通常、Pt 粒子はカーボンブラックと呼ばれる炭素電極に担持したものが用いられる。担持する材料をグラフェンにしたところ、CO 耐性が高い事が示された。さらに、単原子の Pt をグラフェンに担持した触媒も CO 耐性や酸素還元反応に対して高い活性を持つ事が示され、省白金かつ高活性な触媒になり得ると期待されている。しかしながら、その微視的な活性機構は、担持構造を含めてまだ不明な点が多い。そこで、本研究では第一原理電子状態計算手法と機械学習法を組み合わせることにより、Pt がグラフェンに担持されている構造を求め、さらにその構造と反応性の関係を明らかにすることを目指した。本研究により、Pt がグラフェンエッジに担持された構造を、
潤安定なものまで含めて多数求めることに成功した。論文投稿中のため、詳細については割愛する。
さらに、グラフェン類似の二次元物質、特に N ドープ Graphdiyne の酸素還元反応性に関して研究を進めた。この系は、新しい炭素の二次元材料で、酸素還元反応に関して高活性を示す新触媒として注目されている。特に N ドープによって活性が上がることが報告されている。本研究では

25

N がドープされる構造について、さまざまな場合を調べ、その反応性を調べた（図 2-2-1-B-3 ）。
最近、別のグループによって、同じ系の研究結果が発表されたが、その結果によると、酸素吸着
サイトとして準安定な構造を仮定していた。しかし、本来、最も安定な構造をとるはずであり、その結果には疑問がある。そのため、さらに広範に反応性を調べた。その結果、反応性が高くなる条件を明らかにする事ができた。本研究の結果は新たな触媒を設計する上で重要な設計の指針を与えると考えられ、論文として発表した[2-2-1-B-4]。

図 2-2-1-B-3. 水/N-doped graphdiyne/graphene でのシミュレーションモデル
（灰：C、青：N、赤：O、白：H）。

[参考文献][2-2-1-B-4] Yuelin Wang, Thanh Ngoc Pham, Harry H. Halim, Likai Yan, Yoshitada Morikawa,“DFT investigation of the oxygen reduction reaction over nitrogen (N) doped
graphdiyne as an electrocatalyst: the importance of pre-adsorbed OH* andthe solvation effect”, Mater. Adv., 4, 6542-6552 (2023).

26

サブテーマＢ－２ 「燃料電池の電解質膜・プロトン輸送」①大規模界面モデルでのプロトン、酸素、水素輸送ミクロ機構の解明とそれに基づいた界面設計
指針の提案と成果の社会実装[令和４年度の事業実施計画]
燃料電池電極界面における酸素、水素、プロトン輸送のミクロ機構を、令和３年度までに構築した 106 原子規模の電極四相界面モデルを用いて分子動力学シミュレーションを実施することにより解明する。この計算技術を共同研究先の企業などに技術移転し、社会実装を行う。
[担当責任者] 岡崎進（東京大学大学院新領域創成科学研究科）[実施概要]
燃料電池電極界面に対し、カーボン集電材に触媒である白金クラスター、アイオノマー、そして溶媒である水を加えて、現実系を十分精度よく記述しながらモデル電極界面の全原子シミュレー
ションを実施し、物質輸送のミクロ機構の解析を行った。この技術に関しては、企業との共同研
究を通して社会実装を行っている。
[成果を得るため用いた計算モデル及び利用アプリケーション]
・約 65 万個および 110 万個の原子からなる電極 4 相界面
・約１億個の原子からなる実在電極界面・高並列汎用分子動力学シミュレーションソフト MODYLAS[2-2-1-B-5][研究成果]
燃料電池電極界面に対し、カーボン集電材に触媒である白金クラスター、アイオノマー、そして溶媒である水を加えて、現実系を十分精度よく記述しながらモデル電極界面の全原子シミュレー
ションを実施した（図 2-2-1-B-4）。計算は、令和３年度までに構築した 50～100 万原子系の中規模計算による平面界面モデルに対する計算と、1 億原子系での実在電極の丸ごと計算からなる。
モデル計算においては、実在系に対する酸素と水素ならびにプロトンの分子輸送を記述するための動的モンテカルロ法に必要な位置に依存する自由エネルギーと拡散係数を得るとともに、不均一界面における分子やイオンの物質輸送の理解に必要な基礎的知見を得ている[2-2-1-B-6]。
実在電極の計算では、実在の燃料電池電極に対し、別途協力機関として参加している企業により求められた電子顕微鏡 CT 測定からの三次元的な電子分布に基づいて、実験と同じ構造を持つ
カーボン集電材構造を計算機中に再現した。その上で、X 線測定から得られた sp2、sp3 比に基づいて化学結合様式を再現し、O-H や C=O、COOH 基等を確率的に配置した。さらに触媒である白金クラスターに関しては、実験から得られたサイズ分布を参考に、仮定した切頂正八面体構造を持
つ白金クラスターを、測定された界面での密度にしたがってランダムに集電材中に配置した。これらにより作成した実在の燃料電池電極に対して全原子分子動力学(MD)計算を実施し、界面におけるアイオノマーの凝集構造を明らかにし、その上でモデル系を用いて確立した位置に依存する

27

自由エネルギーと拡散係数の学習データから AI 技術により実在系環境での値を求め、動的モン
テカルロ法による計算を実施するという一連の技術基盤を構築した。
これらの研究は協力機関である複数の企業との共同研究として実施しており、ここで確立した計算科学技術に関しては共同研究を通して企業へと技術移転し、社会実装を行った。

図 2-2-1-B-4.（左）モデル電極界面の全原子 MD 計算、（右）界面における酸素原子の位置に依存した自由エネルギー。
λ＝３，原子数約 110 万（膜厚 24 nm）。

[研究成果の社会実装について]
国プロ・産業界との連携により、社会実装をさらに進めた。
・SIP バイオポリマー
分子動力学計算を用いた新規ポリマーの熱特性、力学特性の推算において連携[2-2-1-B-7]。
・ムーンショット 二酸化炭素分離膜
分子動力学計算による分離機構の解明に連携。
・ムーンショット 海洋プラスチック
マルチロックポリマーの強靭化において、分子動力学計算による力学特性の評価に連携。
・産業界
４社との共同研究を通して、社会実装を目指している。

28

[参考文献][2-2-1-B-5] Yoshimichi Andoh, Shin-ichi Ichikawa, Tatsuya Sakashita, Kazushi Fujimoto,
Noriyuki Yoshii, Tetsuro Nagai, Zhiye Tang, Susumu Okazaki “An exa-scale
high-performance molecular dynamics simulation program: MODYLAS”, J. Chem.

Phys. 158, 194803 (2023).
[2-2-1-B-6] Tetsuro Nagai, Akira Yoshimori, Susumu Okazaki, “Dynamic Monte Carlocalculation generating particle trajectories which satisfy diffusion
equation for heterogeneous systems with position-dependent diffusion
coefficient and free energy”, J. Chem. Phys. 156, 154506 (2022).
[2-2-1-B-7] Zhiye Tang, Susumu Okazaki, “All-atomistic molecular dynamics study of theglass transition of amorphous polymers”, Polymer, 254, 125044 (2022).

29

②電解質膜分子設計指針の提案と成果の社会実装[令和４年度の事業実施計画]
令和３年度までに確立した、位置に依存する拡散係数と自由エネルギーに基づいた動的モンテ
カルロ法を実施し、分子輸送に関わる多数のトラジェクトリーを生成する。この解析から電解質
膜バルク中における物質輸送のミクロ機構を解明する。確立した計算技術を共同研究先の企業な
どに技術移転し、社会実装を行う。
[担当責任者] 岡崎進（東京大学大学院新領域創成科学研究科）[実施概要]
高分子電解質膜バルク中の水素分子に対し、電解質膜の不均一性よりも大きな空間スケールでの長時間の動的モンテカルロ計算を実施し、そこで得られた 104 本を越える軌跡を解析すること
により輸送ダイナミクスのミクロ機構の解析を行った。この技術に関しては、企業との共同研究に加えて、他の国家プロジェクトへの展開を通して社会実装を行っている。
[成果を得るため用いた計算モデル及び利用アプリケーション]
・約 65 万個および 110 万個の原子からなる電極 4 相界面
・約１億個の原子からなる実在電極界面・高並列汎用分子動力学シミュレーションソフト MODYLAS[研究成果]
燃料電池電極界面構造の合理的設計のための界面設計指針の獲得に向けて、令和３年度までに開発した新規動的モンテカルロ法に基づいて、通常の分子動力学計算では不可能な、高分子電解質膜中での水素分子の長時間にわたる軌跡を１万本以上生成し、得られた水素の大量の軌跡から拡散経路の特徴を抽出し、自由エネルギー障壁や分子が頻繁に通る経路上の場所などを解明した（図 2-2-1-B-5）。これらの解析から、電解質膜と溶媒である水の局所的な密度が水素分子の輸送

図 2-2-1-B-5. 新規動的モンテカルロ法により生成した水素分子の高分子電解質膜中の大域的な軌跡と、軌跡から抽出した拡散経路の特徴。

30

を決定する大きな因子であることを明らかにし、電解質膜設計のひとつの指針を得た [2-2-1-B8]。
この技術に対しては、企業との共同研究や、ムーンショットプロジェクトなど他の国家プロジェ
クトへの展開等を通して社会実装を行った。
[研究成果の社会実装について]
国プロ・産業界との連携により、社会実装をさらに進めた。
・SIP バイオポリマー
分子動力学計算を用いた新規ポリマーの熱特性、力学特性の推算において連携。
・ムーンショット 二酸化炭素分離膜
分子動力学計算による分離機構の解明に連携。
・ムーンショット 海洋プラスチック
マルチロックポリマーの強靭化において、分子動力学計算による力学特性の評価に連携。
・産業界
４社との共同研究を通して、社会実装を目指している。
[参考文献][2-2-1-B-8] Tetsuro Nagai, Susumu Okazaki, “Global diffusion of hydrogen molecules in
the heterogeneous structure of polymer electrolytes for fuel cells: Dynamic
Monte Carlo combined with molecular dynamics calculations”, J. Chem. Phys.
157, 054502 (2022).

31Ｃ）データマネージメントに係る取組①DPFC が運用するクラウドのデータリポジトリを利用し、シミュレーション・データ科学の研究者間でデータ（シミュレーション結果等）を共有するシステムの構築[令和４年度の事業実施計画]
DPFC が運用するクラウドのデータリポジトリを利用し、シミュレーション・データ科学の研究者間でデータ（シミュレーション結果等）を共有するシステムを構築する。
[担当責任者] 館山佳尚（物質・材料研究機構）[実施概要]
材料データプラットフォームセンター(DPFC)がクラウド上に構築し運用するデータリポジトリ(MDR-Closed)を利用し、データを格納する際にトポロジカルデータ解析(TDA)によって自動生成したコンパクトなメタデータを付与することで、｢富岳｣で生成された大量のデータの利活用を促進するシステムを構築した。
構築したシステムを用い、｢富岳｣の大量の大規模分子動力学計算データから高分子電解質系の相分離構造や高分子材料の引っ張り変形に対し有益な知見を得た。
[実施成果]｢富岳｣で生成されたシミュレーションデータをデータ科学研究等で活用するため、DPFC がクラウド上に構築し運用するデータリポジトリである MDR-Closed を利用し、データを共有し利活用を促進するシステムを構築した（図 2-2-1-C-1）。

図 2-2-1-C-1. MDR-Closed を用いた計算・データ科学連携。

大規模な構造データをデータリポジトリ(MDR Closed)に格納する際に TDA によって自動生成したコンパクトなメタデータを付与するため、GitLab の継続的インテグレーション(CI)/継続的デリバリー(CD)機能を担う runner を利用して、MDR-closed に TDA のソフトウェア基盤 HomCloud 処
理系を接続した。これにより、大規模な構造データに TDA に基づくコンパクトな 2 次データを自32

動生成してメタデータとして付与し、MDR Closed に格納することが可能となった（図 2-2-1-C2）。

NIMSのMDR-Closedを介したデータ科学的アプローチ
専用のVPN＋ユーザ認証＋暗号鍵による端末認証

プロジェクト内公開

NIMS MDR-Closed

Selection, Annotation& Packaging system
メタデータの生成を支援

TDAによるタグの生成
機械学習による定量分析
構造・機能相関の抽出

GitHubDesktop

GitLabGit

NIMS構内に設置したサーバ基盤「富岳」で生成した複雑かつ大規模な構造情報
トポロジカルデータ解析（TDA）で直観的に理解しやすい形に定量化（巨大なデータに対する利便性の高いタグ（メタデータ）を生成）
機械学習による構造-物性相関の抽出を支援

図 2-2-1-C-2. TDA によるデータ科学アプローチ。
構築したシステムを用い｢富岳｣の大量の大規模分子動力学計算データに TDA を適用し、800 万粒
子の高分子電解質系の相分離構造や高分子材料の引っ張り変形に対し有益な知見を得た（図 2-21-C-3、図 2-2-1-C-4）。

図 2-2-1-C-3. 800 万粒子の高分子電解質系(DPD モデルによる MD 計算)における相分離構造の収束状況。
含水量の異なる３つの系において、各スナップショットの
1 次のホモロジーを第１主成分（横軸）と第２主成分（縦軸）で定量化した。

33

void の大きさを
色で表現

全原子表示

図 2-2-1-C-4. MODYLAS による高分子材料の引っ張り変形の MD 計算データに TDA を適用して 3 つの主成分値で可視化。
特異な曲率を示す箇所で不連続な構造変化が起きたと見当がつく。微小な裂け目が繋がって大変形を起こし、抜重が生じたことが分かった。

34

（２）プロジェクトの総合的推進
本課題全体の連携を密としつつ円滑な運営のため、以下のように研究協力機関との実施者会議や統括会議などを開催し、研究協力機関や連携機関との連携・調整を実施し事業を推進した。
 統括会議：4/1、5/10、5/12、6/29、12/23 開催
 実施者会議：4/8、5/17、7/5、10/7、1/5、3/22 開催
国内外の次世代二次電池・燃料電池関連課題との連携や、産業界の実ニーズの把握、実験研究の進
展をタイムリーに取り込むために民間企業研究者・実験研究者と定期的に交流した。これらの目的のために、以下のように研究会やシンポジウムなどを企画・実施した。
 理論計算研究フォーラム（第 7 回）
：8/3 開催 理論計算研究フォーラム（第 8 回）
：1/21 開催
 第 3 回公開シンポジウム（成果報告会）：1/5 開催
 第 14 回材料系ワークショップ（共催）：10/26 開催
 第 15 回材料系ワークショップ（共催）：2/16 開催
また、プロジェクトで得られた成果は論文発表（16 報）・オープンアクセス、シンポジウム・研究会、広報・ホームページや研究活動を通じて積極的に公表した。
 第 3 回公開シンポジウム（成果報告会）：1/5 開催
 第 2 回｢富岳｣成果創出加速プログラム シンポジウム ポスター発表：12/21
 第 2 回｢富岳｣成果創出加速プログラム研究交流会 講演・ポスター発表：3/7-8
 第 9 回 HPCI システム利用研究課題成果報告会 ポスター発表：10/27-28
 研究成果の｢富岳｣電池課題ホームページ掲載
HPCI コンソーシアムに参画することで、利用する｢富岳｣や HPCI システムに関する情報共有を円滑に進め、今後の展開に資した。
 令和４年度通常総会 出席：5/26
 次世代計算基盤に係る調査研究に関する合同ワークショップ ～次世代高性能計算基盤の開発に向けて～ 参加：2/22
また、一般社団法人電気化学界面コンソーシアム（EIS コンソ）への協力、コンピューテーショナ
ル・マテリアルズ・デザイン・ワークショップ(CMD-WS)などの開催を通して、本研究課題で用いる計算手法やプログラムの社会実装を推進した。
 第 41 回コンピュテーショナル・マテリアルズ・デザイン（CMD）ワークショップ共催：9/5-9
 第 42 回コンピュテーショナル・マテリアルズ・デザイン（CMD）ワークショップ共催：2/20-24
 スーパーコンピュータ・ソリューションセミナー2022 秋 基調講演：9/28
 第 8 回大型実験施設とスーパーコンピュータとの連携利用シンポジウム 基調講演：9/30
若手研究員（ポスドク等）については、有能な人材を確保し、育成する計画を継続した。これに伴35

い、若手研究員の連携、将来のステップアップまで見据えた登用や人材育成の取り組みを継続した。
 HPC 研究と先端的データ科学アプローチを議論するタスクフォース（第 1 回）
：6/28 開催 理論計算研究フォーラム（第 7 回）
：8/3 開催 理論計算研究フォーラム（第 8 回）
：1/21 開催
本事業の研究推進において計算資源の効率良い利活用のため、｢富岳｣計算資源をマネジメントし
HPCI システムの計算資源追加の検討・調達を実施した。｢富岳｣の計算資源を有効利用し、光熱費の急激な高騰に伴う 50,688 ノード（33.3%）の運用停止（7/27 16:00 – 11/8 17:45）にもかかわらず、
特別運用（4 月-5 月）利用の 571 万ノード時間を含めて年間配分の 91.6%を使用した。また、HPCI シ
ステムの計算資源等を追加導入し利用した。

36

２－３．活動（研究会の活動等）[シンポジウム・研究会等主催・共催・出展など]
日程

行事名

開催場所等

4/ 1

第17回統括会議

メール審議

4/ 8

第16回実施者会議

メール審議

5/10

第18回統括会議

Webミーティング

5/12

第19回統括会議

メール審議

5/17

第17回実施者会議

メール審議

HPC研究と先端的データ科学アプローチを議論する

東大物性研 大講義室＋オンライ

タスクフォース（第1回）

ン開催

6/29

第20回統括会議

メール審議

7/ 5

第18回実施者会議

メール審議

8/ 3

理論計算研究フォーラム（第7回）

オンライン開催

6/28

9/ 5-99/28

9/30

第41回コンピュテーショナル・マテリアルズ・デザイン（CMD）ワークショップ（共催）スーパーコンピュータ・ソリューションセミナー
2022 秋（基調講演）
第8回大型実験施設とスーパーコンピュータとの連
携利用シンポジウム（基調講演）

オンライン開催

オンライン開催

秋葉原UDX NEXT-1、NEXT-3

10/ 7

第19回実施者会議

Webミーティング

10/26

第14回材料系ワークショップ（共催）

秋葉原UDX＋オンライン開催

10/2728

12/21

第9回HPCIシステム利用研究課題成果報告会（ポス
ター発表）＜同時開催＞第5回HPCIコンソーシアムシ

オンライン開催ンポジウム
第2回｢富岳｣成果創出加速プログラム シンポジウム（ポスター発表）

12/23

第21回統括会議

1/ 5

第3回公開シンポジウム（成果報告会）

1/ 5

第20回実施者会議

1/21

理論計算研究フォーラム（第8回）

2/16

第15回材料系ワークショップ（共催）オンライン開催
Webミーティング
NIMS 並木WPI-MANAオーディトリ
ウム＋オンライン開催
NIMS 並木WPI-MANAオーディトリ
ウム
ステーションコンファレンス東京＋オンライン開催

37

秋葉原UDX＋オンライン開催

日程
2/20-24

3/ 7-8
3/22

行事名

開催場所等

第42回コンピュテーショナル・マテリアルズ・デザイン（CMD）ワークショップ（共催）
第2回｢富岳｣成果創出加速プログラム 研究交流会（講演・ポスター発表）
第21回実施者会議オンライン開催

オンライン開催
Webミーティング

38

２－４．実施体制
業務項目(１）研究開発担当機関
国立研究開発法人

担当責任者
物質・材料

研究機構
サブテーマＡ－１「 電 解液系次世代二次電池（革新型液系二次電池）」

エネルギー・環境材料研究拠点
副拠点長 館山 佳尚

国立研究開発法人

物質・材料

エネルギー・環境材料研究拠点

研究機構

副拠点長 館山 佳尚① 国立研究開発法人 物質・材

エネルギー・環境材料研究拠点

料研究機構② 国立大学法人

副拠点長 館山 佳尚
東海国立大

学機構

名古屋大学大学院情報学研究科
教授 長岡 正隆

③ 国立大学法人 筑波大学

計算科学研究センター
教授 大谷 実④ 国立大学法人 東北大学

材料科学高等研究所
准教授 赤木 和人

サブテーマＡ－２「 二 次電池・全固体電池」

国立研究開発法人

物質・材料

エネルギー・環境材料研究拠点

研究機構

副拠点長 館山 佳尚① 国立研究開発法人 物質・材

エネルギー・環境材料研究拠点

料研究機構

副拠点長 館山 佳尚

サブテーマＢ－１「 燃 料 国立大学法人 東京大学
電池の電極界面反応」① 国立大学法人 東京大学

物性研究所
教授 杉野 修物性研究所
教授 杉野 修② 国立大学法人 大阪大学

大学院工学研究科
教授 森川 良忠

サブテーマＢ－２「 燃 料
電 池 の 電 解 質 膜・プ ロ
トン輸送」

国立大学法人 東京大学

大学院新領域創成科学研究科
特任教授 岡崎 進① 国立大学法人 東京大学

大学院新領域創成科学研究科
特任教授 岡崎 進② 国立大学法人 東京大学

大学院新領域創成科学研究科
特任教授 岡崎 進

データマネージメントに係る取組

国立研究開発法人(２）プロジェクトの総合的国立研究開発法人

推進

物質・材料

研究機構

エネルギー・環境材料研究拠点
副拠点長 館山 佳尚

研究機構

物質・材料

エネルギー・環境材料研究拠点
副拠点長 館山 佳尚

39

別添

学会等発表実績（１） 活動報告
活動報告 K01
会議名称｢富岳｣電池課題 第 17 回統括会議

日時

令和 4 年 4 月 1 日(金)

場所

メール審議

参加者

館山、杉野、岡崎、事務局

議事

1. 令和４年度｢富岳｣計算資源の配分・運用について
2. その他

活動報告 K02
会議名称｢富岳｣電池課題 第 16 回実施者会議

日時

令和 4 年 4 月 8 日(金)

場所

メール審議

参加者

館山、杉野、岡崎、長岡、森川、大谷、赤木、事務局

議事

1. 令和４年度｢富岳｣計算資源の配分・運用について
2. その他

活動報告 K03
会議名称｢富岳｣電池課題 第 18 回統括会議

日時

令和 4 年 5 月 10 日(火) 11:00 ～ 12:00

場所

Web ミーティング

参加者

館山、杉野、岡崎、事務局

議事

1. データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクトとの連携について
2. ｢富岳｣電池課題の令和４年度研究推進について
3. その他

40

活動報告 K04
会議名称｢富岳｣電池課題 第 19 回統括会議

日時

令和 4 年 5 月 12 日(木)

場所

メール審議

参加者

館山、杉野、岡崎、事務局

議事

1. 令和４年度｢富岳｣計算資源の上期追加配分について
2. その他

活動報告 K05
会議名称｢富岳｣電池課題 第 17 回実施者会議

日時

令和 4 年 5 月 17 日(火)

場所

メール審議

参加者

館山、杉野、岡崎、長岡、森川、大谷、赤木、事務局

議事

1. 令和４年度｢富岳｣計算資源の上期追加配分について
2. その他

41

活動報告 K06
会議名称

HPC 研究と先端的データ科学アプローチを議論するタスクフォース（第 1 回）

日時

令和 4 年 6 月 28 日(火) 16:00 ～ 20:00

場所

東大物性研 大講義室 ＋ オンライン開催

参加者

12 名

プログラム（敬称略）

42

活動報告 K07
会議名称｢富岳｣電池課題 第 20 回統括会議

日時

令和 4 年 6 月 29 日(水)

場所

メール審議

参加者

館山、杉野、岡崎、事務局

議事

1. ｢富岳｣計算資源の実施者グループ配分の見直しについて
2. その他

活動報告 K08
会議名称｢富岳｣電池課題 第 18 回実施者会議

日時

令和 4 年 7 月 5 日(火)

場所

メール審議

参加者

館山、杉野、岡崎、長岡、森川、大谷、赤木、事務局

議事

1. ｢富岳｣計算資源の実施者グループ配分の見直しについて
2. その他

43

活動報告 K09
会議名称

理論計算研究フォーラム（第 7 回）

日時

令和 4 年 8 月 3 日(水) 13:30 ～ 17:10

場所

オンライン開催

参加者

26 名

プログラム（敬称略）

44

活動報告 K10
会議名称

第 41 回コンピュテーショナル・マテリアルズ・デザイン（CMD）ワークショップ（共催）日時

令和 4 年 9 月 5 日(月) ～ 9 月 9 日(金)場所

オンライン開催45

活動報告 K11
会議名称

スーパーコンピュータ・ソリューションセミナー2022 秋（基調講演）

日時

令和 4 年 9 月 28 日(水) 13:00 ～ 17:30

場所

オンライン開催

参加者

166 名

46

活動報告 K12
会議名称

第 8 回大型実験施設とスーパーコンピュータとの連携利用シンポジウム（基調講演）

日時

令和 4 年 9 月 30 日(金) 9:30 ～ 17:30

場所

秋葉原 UDX NEXT-1、NEXT-3

参加者

71 名

プログラム（敬称略）

47

活動報告 K13
会議名称｢富岳｣電池課題 第 19 回実施者会議

日時

令和 4 年 10 月 7 日(金) 13:30 ～ 15:30

場所

Web ミーティング

参加者

館山、杉野、岡崎、長岡、森川、大谷、赤木、事務局

議事

1. ｢富岳｣電池課題の令和 4 年成果説明資料について
2. 令和 4 年度｢富岳｣計算資源の利用状況について
3. MDR Closed の利用について
4. ｢富岳｣電池課題のアプリケーションプログラムについて
5. 令和 4 年度設備備品購入について
6. 第 3 回公開シンポジウム開催について
7. 令和 5 年度 A 期「富岳」利用研究課題(第一回目)、Society5.0 推進利用課題について
8. ｢富岳｣電池課題の今後の運営について
9. その他

48

活動報告 K14
会議名称

第 14 回材料系ワークショップ 〜ポスト「富岳」を見据えた計算物質科学の未来〜
（共催）

日時

令和 4 年 10 月 26 日(水) 10:00 ～ 17:30

場所

秋葉原 UDX＋オンライン開催

参加者

257 名（内、企業 147 名）会場 22 名、オンライン 235 名

プログラム（敬称略）

49

活動報告 K15
会議名称

第 9 回 HPCI システム利用研究課題成果報告会（ポスター発表）＜同時開催＞第 5 回 HPCI コンソーシアムシンポジウム

日時

令和 4 年 10 月 27 日(木) 13:30 ～ 16:45、28 日(金) 10:00 ～ 17:30

場所

オンライン開催

参加者

497 名

50

活動報告 K16
会議名称

第 2 回｢富岳｣成果創出加速プログラム シンポジウム（ポスター発表）

日時

令和 4 年 12 月 21 日(水) 11:00 ～ 17:30

場所

オンライン開催

51

活動報告 K17
会議名称｢富岳｣電池課題 第 21 回統括会議

日時

令和 4 年 12 月 23 日(金) 13:00 ～ 14:00

場所

Web ミーティング

参加者

館山、杉野、岡崎、事務局

議事

1. ｢富岳｣電池課題成果取りまとめについて
2. その他

52

活動報告 K18
会議名称

第 3 回公開シンポジウム（成果報告会）

日時

令和 5 年 1 月 5 日(木) 13:00 ～ 17:45

場所

NIMS 並木 WPI-MANA オーディトリウム＋オンライン開催

参加者

申込者数 278 名（内、企業 143 名）
参加者数 226 名（内、企業 105 名）

53

活動報告 K19
会議名称｢富岳｣電池課題 第 20 回実施者会議

日時

令和 5 年 1 月 5 日(木) 18:00 ～ 20:00

場所

NIMS 並木 WPI-MANA オーディトリウム

参加者

館山、杉野、長岡、大谷、赤木、事務局

議事

1. ｢富岳｣電池課題の令和 4 年成果説明資料について
2. 令和 4 年度｢富岳｣計算資源の利用状況について
3. その他

54

活動報告 K20
会議名称

理論計算研究フォーラム（第 8 回）

日時

令和 5 年 1 月 21 日(土) 14:00 ～ 19:30

場所

ステーションコンファレンス東京＋オンライン開催

参加者

11 名

プログラム（敬称略）

55

活動報告 K21
会議名称

第 15 回材料系ワークショップ（共催）日時

令和 5 年 2 月 16 日(木) 10:00 ～ 17:30

場所

秋葉原 UDX＋オンライン開催

参加者

363 名（内、企業 221 名）会場 35 名、オンライン 328 名

56

活動報告 K22
会議名称

第 42 回コンピュテーショナル・マテリアルズ・デザイン（CMD）ワークショップ（共催）日時

令和 5 年 2 月 20 日(月) ～ 2 月 24 日(金)場所

オンライン開催

57

活動報告 K23
会議名称

第 2 回｢富岳｣成果創出加速プログラム 研究交流会（講演・ポスター発表）

日時

令和 5 年 3 月 7 日(火) 9:30 ～ 18:00、8 日(水) 9:30 ～ 17:45

場所

オンライン開催

58

活動報告 K24
会議名称｢富岳｣電池課題 第 21 回実施者会議

日時

令和 5 年 3 月 22 日(水) 15:00 ～ 17:00

場所

Web ミーティング

参加者

館山、杉野、岡崎、長岡、森川、大谷、赤木、事務局

議事

1. ｢富岳｣電池課題成果取りまとめについて
2. 文部科学省事後評価ヒアリング説明について
3. その他59

（２） 学会等発表実績[1] 学会誌・雑誌等における論文掲載
国項番

掲載した論文（発表題目）

発表者氏名

発表した場所（学会誌・雑誌等名）

発表
した
時期

内
・
外
の
別

１

Theoretical prediction of pH-dependent

Carloselectronic spectra in aqueous

Bistafa,solution: A combinational application

Yukichiof QM/MM calculations and constant-pH

Kitamura,

simulations with configuration-

Masataka

selection scheme

Nagaoka

Atomistic insight into the dopant
２

Bo Gao, Randy
Jalem,

impacts at the garnet Li7La3Zr2O12 solid

Yoshitakaelectrolyte grain boundaries

Tateyama

Structures of liquid and aqueous water３

isotopologues at ambient temperaturefrom ab initio path integral

Bo Thomsen,
Motoyuki Shiga

simulations

Chem. Phys. Lett.

令和798, 139624

4年(2022).

4月

J. Mater. Chem.

令和

A, 10, 10083

4年(2022).

4月

Phys. Chem. Chem.

令和

Phys. 24, 10851

4年(2022).

4月

アンサンブル (分４不均一系における物質輸送に関する分子論

永井哲郎、 岡的研究の展開崎進子シミュレーション学会誌) 24,
160–166 (2022).

令和
4年
7月

国
外

国
外

国
外

国
内

Global diffusion of hydrogen moleculesin the heterogeneous structure of５

polymer electrolytes for fuel cells:
Dynamic Monte Carlo combined with

Tetsuro Nagai,
Susumu Okazaki

J. Chem. Phys.

令和157, 054502

4年(2022).

7月

国外

molecular dynamics calculations
All-atomistic molecular dynamics study
６of the glass transition of amorphous
polymers
Artificial neural network-based path７

integral simulations of hydrogenisotope diffusion in palladium

Zhiye Tang,

Polymer, 254,

Susumu Okazaki

125044 (2022).

HajimeKimizuka, Bo

J. Phys. EnergyThomsen,4, 034004 (2022).

Motoyuki Shiga

60

令和
4年
7月
令和
4年
7月

国
外

国
外

国
項
番

掲載した論文（発表題目）

発表者氏名

発表した場所（学会誌・雑誌等名）

発表
した
時期

内
・
外
の
別

AtsushiFavorable Role of the Metal–Support
８

Perimeter Region in Electrochemical

Ishikawa,
Fumiya Murase,

ACS Omega 7,

令和

Yoshitaka

26107-26115

4年

Tateyama,(2022).

7月

NH3 Synthesis: A Density Functional
Theory Study on Ru/BaCeO3

国外

Junichiro
Otomo
Zizhen Zhou,

Tuning the Electronic, Ion Transport,
and Stability Properties of Li-rich
９

Dewei Chu, Bo
Gao, Toshiyuki

ACS Appl. Mater.

Momma,

Interfaces 14,

Manganese-based Oxide Materials with
Oxide Perovskite Coatings: A FirstPrinciples Computational Study

Yoshitaka

37009-37018

Tateyama,(2022).

令和
4年
8月

国
外

Claudio
CazorlaPath integral Brownian chain molecular10

dynamics: A simple approximation ofMotoyuki Shiga

quantum vibrational dynamics

J Comput Chem 43,
1864-1879 (2022).

令和
4年
8月

国
外

Shibghatullah
Effect of Nitrogen Doping and Oxygen
11

Muhammady, Jun

Vacancy on the Oxygen Reduction

Haruyama,

Reaction on the Tetragonal Zirconia

Shusuke(101) Surface

Kasamatsu,
Osamu Sugino

61

J. Phys. Chem. C

令和

126, 15662-15670

4年(2022).

9月

国
外

国
項
番

掲載した論文（発表題目）

発表者氏名

発表した場所（学会誌・雑誌等名）

発表
した
時期

内
・
外
の
別

SatoshiHagiwara, Jun

12

Theoretical Consideration of Side

Haruyama,

Reactions between the VS4 Electrode

Minoru Otani,and Carbonate Solvents in Lithium–

Yuki Uemura,

Electrochemistry

令和90, 107002

4年(2022).

9月

Jang,

Adv. Funct.

令和

of Stable High-Performance Na-Ion

Yoshitaka

Mater. 32,

4年

Sulfide Solid Electrolytes

Tateyama,

2206036 (2022).

9月

metal Polysulfide Batteries

Tomonari

国内Takeuchi,
Hikari Sakaebe
Seong-Hoon
High-Throughput Data-Driven Prediction
13

国外

Randy Jalem
Satoshi14

Development of a dielectricallyHagiwara,

consistent reference interaction site

Satomichi

model combined with the density

Nishihara,

functional theory for electrochemicalinterface simulations

FumiakiPhys. Rev. Mater.
6, 093802 (2022).

令和
4年
9月

国
外

Kuroda, Minoru
Otani(Pyridylamido)Hf(IV)-Catalyzed 1-

Nana Misawa,
KentaroOctene Polymerization Reaction
Interwoven with the Structural
15

Dynamics of the Ion-Pair-Active
Species: Bridging from Microscopic
Simulation to Chemical Kinetics with

Matsumoto,
Yuichi Suzuki,
Soumen Saha,
Nobuaki Koga,
Masataka

the Red Moon Method

Nagaoka62

J. Phys. Chem B,

令和

127, 1209-1218

5年(2023).

1月

国
外

国
項
番

掲載した論文（発表題目）

発表者氏名

発表した場所（学会誌・雑誌等名）

発表
した
時期

内
・
外
の
別

Accurate description of hydrogen
16

diffusivity in bcc metals using
machine-learning moment tensor

Hyukjoon Kwon,
Motoyuki
Shiga, Hajime
Kimizuka,potentials and path-integral methods

Takuji Oda

63Acta Mater. 247,
118739 (2023).

令和
5年
1月

国
外

[2] 学会等における招待講演・口頭発表・ポスター発表① 招待講演
発表した成果（発表題目）

発表者氏名

発表した場所

発表した（学会等名）

時期

国内
・外
の別

電気化学会電池技術委員
第一原理計算による蓄電池界面現象の
見える化

館山 佳尚

会 新電池構想部会第116 回講演会

令和 4 年
4月

国内

オンライン
電気化学界面シミュレーション技術の発展と産学連携

大谷 実

第 24 回理論化学討論会

令和 4 年
5月

国内

25th International
Annual Symposium on
STATISTICAL MECHANICS THEORY OF

NorioComputational Science

BIOMOLECULAR SOLVATION

Yoshidaand Engineering

令和 4 年
6月

国外(ANSCSE25) Khon Kaen
University, Thailand.
12th Triennial
Congress of the WorldThe Computational MolecularTechnology of Complex Chemical

Masataka

Reaction Systems – The Red Moon

Nagaoka

Approach

Association ofTheoretical andComputational

令和 4 年
7月

国外

Chemists(WATOC2020)
Vancouver,Canada
12th Triennial

Chloride's Allosteric Regulationof Hemoglobin by Time
Series Clustering Method

Yukichi
Kitamura,
Masataka
Nagaoka

Congress of the World
Association ofTheoretical andComputational

令和 4 年
7月

国外

Chemists(WATOC2020)
Vancouver,Canada

Ion and Electron Transfer at
Solid-Solid Interface: DFT

YoshitakaCalculation Study with Explicit

Tateyama

Interface Model64

23rd International

令和 4 年

Conference on Solid

7 月 17

State Ionics (SSI-23)

日-22 日国外

発表した成果（発表題目）

イオン伝導度の粒子系理論計算の最先端

発表した（学会等名）

時期

第 16 回固体イオニクス

令和 4 年

セミナー

8月7日

オンライン

-9 日

発表者氏名

館山 佳尚

密度汎関数法と溶液論のハイブリッド法を用いた電気二重層キャパシタの発表した場所大谷 実

電極界面シミュレーション

2022 年電気化学秋季大会
シンポジウム化学反応経

電気化学界面における化学反応路探索

大谷 実

路探索のニューフロン
ティア

固液界面における電気化学反応シミュ
レーション技術 の開発と応用

トポロジカルデータ解析を活用した実材料の性能予測

大谷 実

赤木 和人

カーボンニュートラル社会の実現に向けた電池材料の最先端計算・データ科

な理解

第一原理計算による全固体電解質のイ
オン伝導解析

日本応用数理学会 2022
年度年会
スーパーコンピュータ・

館山 佳尚

学と「富岳」の活用
スパコンがもたらす蓄電池現象の新た

第 130 回触媒討論会

ソリューションセミナー
2022 秋
第 8 回大型実験施設と館山 佳尚

スーパーコンピューターとの連携シンポジウム

館山 佳尚

第 83 回応用物理学会秋季学術講演会

令和 4 年
9月

令和 4 年
9月

令和 4 年
9月

令和 4 年
9月

令和 4 年
9月

令和 4 年
9月

国内
・外
の別

国内

国内

国内

国内

国内

国内

国内

令和 4 年
9 月 20国内

日-23 日73rd Annual Meeting ofBattery Electrolyte Exploration

the International

via Machine Learning Techniques

YoshitakaSociety of

Coupled with High-Throughput DFT

Tateyama

Electrochemistry (73rd

Calculations

ISE)

令和 4 年
9 月 12

国外

日-16 日

online白金は何故高活性なのか

杉野 修

65

第 13 回宿泊セミナー

令和 4 年11 月

国内

発表した成果（発表題目）

酸化物電極の触媒活性の計算予測

発表者氏名

杉野 修

発表した場所

発表した（学会等名）

時期

電気化学会九州支部シン

令和 4 年

ポジウム

11 月

国内
・外
の別
国内

2022 International
Conference on
Molecular Solvation Theory for

Norio

Material Design

YoshidaMaterials Research andInnovation (4thICMARI)The Emerald

令和 4 年
12 月

国外

Hotel, Bangkok,
ThailandSurface Science
Discussion 2023,
Modern trends insurface science
Theoretical Study of Hydrogenation

Yoshitadastudies, Organized byProcess of CO2 on Metal Catalysts

Morikawa

NanoBioMedical Center,
Adam Mickiewicz

令和 5 年1 月 17

国外

日-18 日

University in Poznan,
PolandOnlineAsia PacificConference of

A Computational MolecularTechnology for Complex Chemical

Masataka

Reaction Systems: Red Moon

Nagaoka

Approach

Theoretical andComputational
Chemistry

令和 5 年
2月

国外(APATCC-10)
Quy Nihon, Vietnam

Topological Data Analysis for
Computational Materials Science A powerful tool to quantify the

42nd Computational
Kazuto Akagi"shape" in data シミュレーションデータのミクロな「形」とマクロなイオン挙動をつなぐ

Materials Design(CMD®)
Workshop

令和 5 年
2月

国内

オンライン
第 2 回計算イオニクス研
赤木 和人

究会（第 83 回固体イオ
ニクス研究会）66

令和 5 年
3月

国内

② 口頭発表
発表した成果（発表題目）

発表者氏名

発表した場所

発表した（学会等名）

時期

国内
・外
の別

AIMR-CambridgeWorkshop on
Topological network analysis ofthin ionomer membranes

Kazuto Akagi

Theoretical,
Mathematical, Data-

令和 4 年
4月

国内

Driven Approaches inMaterials Science
田中 佑一，近第 24 回理論化学討論

GPU を用いた配置選択定 pH 法(CS-藤 宙暉，稲垣会

CpH)の高速化と応用

泰一，長岡 正ハイブリッド開催（金隆
位置に依存する拡散係数とポテンシャ
ルを持つ拡散方程式に従う分子の軌跡を生成する動的モンテカルロ法の新規

3D-RISM 理論を基盤としたマルチスケール手法の開発と展開

会、金沢商工会議所（金沢市）

アルゴリズム

電気化学界面シミュ
吉田 紀生

5月

国内

沢商工会議所）
第 24 回理論化学討論岡崎 進

令和 4 年

レーションコンソーシアム

令和 4 年
5月

令和 4 年
5月

国内

国内

物性研究所スパコン共
Pt 表面の H2O 吸着層構造の第一原理計

春山 潤，杉本

同利用・CCMS 合同研究

令和 4 年算による解析

敏樹，杉野 修会「計算物質科学の新

5月

国内

展開」
Standard Electrochemical Potential

31st Topical Meeting

Analysis Based on DFT Interface

Yoshitakaof the ISE: Theory

Calculation: Microscopic

Tateyama

and Computation inElectrochemistry Framework
高分子電解質膜におけるガス透過の分子シミュレーション研究

Electrochemistry
永井 哲郎，岡崎 進

Gas transportation in
inhomogeneous systems studied
using large-scale molecular
dynamics simulation and dynamic

令和４年度九州地区高
分子若手研究会・夏の講演会（オンライン）

令和 4 年5 月 15 日

国外

-19 日

令和 4 年
7月

国内

the 37th
Tetsuro Nagai,
Susumu OkazakiMonte Carlo method

International
Conference on
Solution Chemistry（online）

67

令和 4 年7月

国外発表した成果（発表題目）

発表者氏名

発表した場所

発表した（学会等名）

時期

国内
・外
の別

Tuning Oxygen Reduction on
Monoclinic and Tetragonal Zirconia
Surfaces Using Oxygen Vacancy andNitrogen Doping: A Density-

Shibghatullah
MuhammadyECS Meeting

令和 4 年
7月

国外

Functional Study
Influence of nitrogen dopants andoxygen vacancies on oxygen
reduction on tetragonal zirconia(101) surface: A first-principles
study
Adsorption Energies andShibghatullah
Muhammady, Jun
Haruyama,

Annual Conference on

ShusukeComputational

Kasamatsu,

Physics

Adsorption Layer on Pt(111)Sugimoto,

Psi-k conference

Yoshitaka

microscopic electrochemistry

Tateyama

化学反応と分子シミュレーション

Psi-k 2022

国外

長岡 正隆

ｸｰﾙ（岡崎ｺﾝﾌｧﾚﾝｽｾﾝ
ﾀｰ）

多孔性配位高分子（PCP/MOF）ナノ細饒 子禎，高柳

孔内重合が与える高分子鎖配向状態の昌芳，長岡 正隆

永井 哲郎，岡崎 進

大規模分子動力学計算と拡散方程式を満たす動的モンテカルロ法の組み合わ永井 哲郎，岡せによる高分子電解質膜中のガス透過

崎 進

の研究

68

8 月 22 日

国外-25 日
第 16 回分子ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｽ

反応系へ－

モンテカルロ法による研究

8月

令和 4 年

conceptに関する大規模分子動力学計算と動的

令和 4 年

Osamu Sugino

interface in battery and

高分子電解質膜中で生じるガスの輸送

国外(CCP2022)

DFT based ion transfer across

理論的解析

8月

Jun Haruyama,
Toshiki－素反応から複合反応へ、そして実在

令和 4 年

Osamu Sugino

Vibrational Properties of Water
Surface

The IUPAP 33rd

令和 4 年
9月

国内

第 16 回分子科学討論会
慶應義塾大学矢上キャ

令和 4 年
9月

国内

ンパス
第 16 回分子科学討論会，慶應義塾大学矢上キャンパス(横浜市）
日本物理学会 2022 年
秋季大会、東京工業大学（大岡山）

令和 4 年
9月

令和 4 年
9月

国内

国内

発表した成果（発表題目）

高分子電解質膜で生じる物質輸送の大規模分子動力学計算と動的モンテカルロ法による解明

発表者氏名

永井 哲郎，岡崎 進

発表した場所

発表した（学会等名）

時期

第 71 回高分子討論
会 、北海道大学（札幌市）

令和 4 年
9月

国内
・外
の別

国内

Tuning Oxygen Reduction on
Monoclinic and Tetragonal Zirconia
Surfaces Using Oxygen Vacancy andNitrogen Doping: A Density-

Shibghatullah
Muhammady

日本物理学会年次秋季大会

令和 4 年
9月

国内

Functional StudyFirst-principles approach of
oxygen reduction on tetragonal
zirconia (101) surface: Influenceof nitrogen doping and oxygen
vacancy

Shibghatullah
Muhammady, Jun
Haruyama,

日本物理学会 2022 年

Shusuke

秋季大会

黒田 文彬，萩究：クラスター展開とベイズ最適化の

原 聡，大谷 実

令和 4 年
日本物理学会秋季大会

分子シミュレーションに基づいた溶解
拡散モデルの再考

萩原 聡，安藤康信，後藤 佑太，篠木 進，

子動力学計算と新規な動的モンテカル

ポジウム、鹿児島大学

第 44 回溶液化学シン
永井 哲郎

9 月 6 日-

国内

8日

（鹿児島市）

ロ法による研究ポジウム、鹿児島大学（鹿児島市）

令和 4 年
10 月

令和 4 年
10 月

国内

国内

第 44 回溶液化学シン

分子動力学計算と新規モンテカルロ法による不均一系における物質輸送の研

日本物理学会秋季大会

第 44 回溶液化学シン

高分子電解質膜におけるガス輸送の分

国内

令和 4 年

大谷 実

岡崎 進

9 月 6 日8日

複合的アプローチ

構造の研究

国内

Osamu Sugino

電過程における構造変化に関する研状粘土鉱物のカチオン吸着構造と水和

9月

Kasamatsu,

Li イオン電池正極材料 LiCoO2 の充放密度汎関数法+古典溶液理論による層

令和 4 年

永井 哲郎

究

ポジウム、鹿児島大学

令和 4 年（鹿児島市）プレシン

10 月

ポジウム

69

国内

発表した成果（発表題目）

発表者氏名

発表した場所

発表した（学会等名）

時期

国内
・外
の別

第 36 回分子シミュ
新規動的モンテカルロ法の多粒子系への展開ー溶解拡散モデルの検証

岡崎 進

レーション討論会、東京工業大学 （大岡令和 4 年
12 月

国内山）
全原子分子動力学シミュレーションソ｢富岳｣電池課題第 3 回

フト MODYLAS の開発ならびにそれを用いた MD 計算と動的 MC 計算の組み合わ岡崎 進

せによる燃料電池高分子電解質膜中の公開シンポジウム（成果報告会）

令和 5 年
1月

国内

ハイブリッド開催

物質輸送の研究｢富岳｣電池課題第 3 回ドープされた炭素系電極触媒の構造と燃料電池電極界面反応

森川 良忠

公開シンポジウム（成果報告会）

令和 5 年
1月

国内

ハイブリッド開催｢富岳｣電池課題第 3 回
非白金電極材料の計算予測

杉野 修

公開シンポジウム（成果報告会）

令和 5 年
1月

国内

ハイブリッド開催｢富岳｣電池課題第 3 回
NIMS データプラットフォームを介した｢富岳｣計算データの利活用

赤木 和人

公開シンポジウム（成果報告会）

令和 5 年
1月

国内

ハイブリッド開催｢富岳｣電池課題第 3 回電極/電解液界面における反応解析手法の開発と｢富岳｣を用いたシミュレー

大谷 実

ション技術の社会実装

公開シンポジウム（成果報告会）

令和 5 年
1月

国内

ハイブリッド開催｢富岳｣電池課題第 3 回

二次電池電極界面構造の充電電位依存性と力学特性の研究

長岡 正隆

公開シンポジウム（成果報告会）

令和 5 年
1月

国内

ハイブリッド開催｢富岳｣電池課題第 3 回
第一原理 MD を用いた蓄電池のイオン
伝導計算手法の開発と応用

館山 佳尚

公開シンポジウム（成果報告会）
ハイブリッド開催

70

令和 5 年1月

国内発表した成果（発表題目）

発表者氏名

発表した場所

発表した（学会等名）

時期

国内
・外
の別

Asia PacificConference ofHistidine Protonation State四谷 悠，田中Theoretical andRegulates the Structural Stability

美帆，北村 勇Computationalof R state Hemoglobin

吉，長岡 正隆

Chemistry (APATCC-

令和 5 年
2月

国外

10),
Quy Nihon, Vietnam
First-principles study of second-Jun Haruyama,order nonlinear susceptibility ofToshiki

APS March Meeting

water adsorption layer on Pt(111)Sugimoto,2023

surface

令和 5 年3月

国外

Osamu Sugino
第 2 回｢富岳｣成果創出

全原子分子動力学シミュレーションソ
フト MODYLAS の開発

岡崎 進

加速プログラム 研究交流会

令和 5 年
3月

国内

オンライン
Analysis of Massive Molecular
Dynamics Simulation Based on
Topological Data Analysis

Gao Xichan，Kazuto Akagi

第 70 回 応用物理学会
春季学術講演会
東京／ハイブリッド

Pt(111)/表面 H2O 吸着層の二次非線

春山 潤，杉本日本物理学会 2023 年

形感受率の第一原理計算

敏樹，杉野 修春季大会

機械学習による交換相関汎関数の構築

永井 瞭

71

日本物理学会 2023 年
春季大会

令和 5 年
3月

令和 5 年
3月

令和 5 年
3月

国内

国内

国内

③ ポスター発表
発表した成果（発表題目）

発表者氏名
近藤 宙暉，川Li イオン電池における SEI 膜の力学的瀬 智元，田中

特性に対する電極電位の影響

佑一，長岡 正隆

(Pyridylamido)Hf 触媒による連鎖移八十島 克尚，

動型オレフィン共重合の全原子シミュ

三澤 奈々，鈴レーション：モノマー挿入に対する触木 雄一，長岡媒とポリマーの立体効果

正隆

発表した場所

発表した（学会等名）

時期

第 24 回理論化学討論会
ハイブリッド開催（オンライン）
第 24 回理論化学討論会
ハイブリッド開催（オンライン）Electron and Ion Transfer at SolidSolid

Interface:

Electrochemistry

Yoshitaka

Explicit

Tateyama

IMLB 2022

Interface Model(Pyridylamido)Hf

5月

令和 4 年
5月

・ 外
の別

国内

国内

令和 4 年

DFT-basedwith

令和 4 年

国内

6 月 26日-7 月 1

国外

日
触

媒

と

藤田 雅也，八Bis(phenoxy-imine)Zr 触媒による可逆

十島 克尚，鈴第 16 回分子科学討論会

的連鎖移動重合の全原子シミュレー

木 雄一，古賀慶應義塾大学矢上キャ

ション：触媒構造変化とその反応性へ

伸明，長岡 正ンパスの影響
ESM-RISM 法 を 実 装 し た Quantum
ESPRESSO の高度化

令和 4 年9月

国内

隆
大谷 実，本山裕一，萩原令和 4 年
日本物理学会秋季大会

聡，吉見 一慶

9月6日

国内

-8 日

近藤 宙暉，川瀬 智元，Li イオン電池における SEI 膜の力学的特性に対する電極電位依存性

Sakaki

第 36 回分子シミュレー
ション討論会Nisrine，田中

ハイブリッド開催（オ佑一，長岡 正ンライン)

令和 4 年
12 月

国内

隆
GPU を用いた配置選択定 pH 法(CSCpH)の高速化と応用

稲垣 風花，北村 勇吉，四谷悠，長岡 正隆

72

第 36 回分子シミュレー
ション討論会
ハイブリッド開催（オンライン)

令和 4 年
12 月

国内

Asia

Pacific

Conference ofHistidine

Protonation

State四谷 悠，田中TheoreticalandRegulates the Structural Stability

美帆，北村 勇Computationalof R state Hemoglobin

吉，長岡 正隆

Chemistry(APATCC-

令和 5 年
2月

国外

10),
Quy Nihon, Vietnam
Research for lithium-ion battery
applications

based

on

第 2 回｢富岳｣成果創出

genetic

Gao Xichan，

加 速 プ ログ ラ ム 研 究

algorithm parameterized force field

Kazuto Akagi

交流会

and topological data analysis

令和 5 年
3月

国内

オンライン
第 2 回｢富岳｣成果創出

ハイスループットスクリーニングが引

Seong-Hoon

き出す高性能固体電解質の材料探索

Jang

加 速 プ ログ ラ ム 研 究交流会

令和 5 年
3月

国内

オンライン
第 2 回｢富岳｣成果創出
大規模分子動力学計算による燃料電池
触媒層の物質輸送機構解明

湯 之也

加 速 プ ログ ラ ム 研 究交流会

令和 5 年
3月

国内

オンライン
第 2 回｢富岳｣成果創出

量子‧古典融合理論と反応経路自動探索法を組み合わせた電気化学界面シ

萩原 聡

ミュレーション手法の開発

加 速 プ ログ ラ ム 研 究
交流会
オンライン

73

令和 5 年3月

国内

[3] プレス発表
特になし。

74

（３） 特許出願状況
補助事業名｢富岳｣成果創出加速プログラム
次世代二次電池・燃料電池開発による ET 革命に向けた計算・データ材料科学研究
代表機関名
国立研究開発法人 物質・材料研究機構
実施

発明の名称

年度
04

発明者

出願登録

出願番号

区分

（出願日）

なし

75

出願区分

出願国

登録番号
（登録日）

メモ