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触媒ビッグデータから「触媒世界地図」を描写ブラックボックス化していた触媒設計を紐解く

図:元素と収率の関係,元素と実験条件の関係等が表現された触媒世界地図

【ポイント】

  • 触媒の組成・実験条件の知識ネットワーク「触媒世界地図」を触媒ビッグデータから描写。
  • 触媒世界地図を用いた触媒設計が可能となり,新たな活性触媒を発見。
  • 大規模な科学データからの材料・触媒設計の技術基盤になることを期待。

【概要】
北海道大学大学院理学研究院の髙橋啓介准教授,髙橋ローレン学術研究員らの研究グループは北陸先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科物質化学領域の谷池俊明教授らと共同で,触媒ビッグデータから触媒の知識を表現した「触媒世界地図」を描写しました。

これまで研究グループは,多数の触媒データを高速で自動取得可能なハイスループット実験装置によりメタン酸化カップリング反応における触媒ビッグデータ(6万件)の構築に成功してきましたが,この規模の触媒データからどのように知識を抽出し触媒設計に結びつけるかが触媒インフォマティクスにおいて大きな課題でした。

そこでメタン酸化カップリング反応におけるハイスループット実験装置により得られた触媒ビッグデータに対して,オントロジー(知識の関係性をネットワークとして記述)の概念を活用することにより,触媒ビックデータから元素組成・実験条件・C2収率等の関係性を描写し,触媒の世界地図を作成することに成功しました。この触媒の世界地図により各要件の関係性が明白となり,そこで得られた情報から触媒設計が実現しました。

結果,触媒の世界地図からKVEu-BaO(20%C2収率),LiTiW-BaO(19%C2収率),EuMgZr-BaO(19%C2収率),MoKW-BaO(19%C2収率)等の未報告の活性触媒を設計し,実験実証することに成功しました。

本手法は触媒ビッグデータや材料ビッグデータにも適用できるため,大規模な科学データからの材料・触媒設計の技術基盤になることが期待されます。

本研究成果は,2021年9月22日(水)にChemical Science誌にてオンライン公開されました。

詳細はプレスリリースをご覧ください。