金沢大学の小田竜樹教授のグループ（理工学域数物科学類 計算科学コース 計算ナノ科学）では、遺伝的アルゴリズムのプログラム開発を行ってきた。密度汎関数理論に基づく十分な予測力を持った計算手法である，第一原理電子状態計算手法(*1)と組み合わせることにより、最安定結晶構造の探索に利用できるようになってきた。このほど出版された研究論文
掲載誌：Scientific Reports
（出版元：Nature Publishing Group）
題名：Superconducting H5S2 phase in sulfur-hydrogen system under high-pressure
邦訳：高圧力下での硫黄-水素系における超伝導H5S2相
著者：Takahiro Ishikawa1, Akitaka Nakanishi1, Katsuya Shimizu1, Hiroshi Katayama-Yoshida2, Tatsuki Oda3, and Naoshi Suzuki4
１．大阪大学基礎工学研究科附属極限科学センター、２．大阪大学基礎工学研究科、３．金沢大学理工研究域数物科学系、４．関西大学システム理工学部
DOI: 10.1038/srep23160
では、金沢大学で開発された計算プログラムが、硫黄-水素系超伝導H5S2相の結晶構造解明に役立った。物質の超伝導機構や特性を解明するには、結晶構造の解明が必要不可欠であり、このプログラムがなければ、超伝導転移温度等の超伝導特性の議論に進めなかった。
これまでにも、以下の研究において、研究室で開発された遺伝的アルゴリズムのプログラムが効果的に使われている。
開発された遺伝的アルゴリズムのプログラムを用いた研究
『科学新聞(2016年4月15日付)報道』
【用語説明】
※1 遺伝的アルゴリズム
最適解を探索するためのアルゴリズム（処理手順）のひとつ。生物の進化過程を工学的に模範したアルゴリズムであり、選択、交叉、突然変異などの操作を集団の個体にランダムに適用させることで、より優秀な個体へと進化させていく。汎用性の高い方法のため様々な分野で活用されており、本研究ではこれを最安定結晶構造の探索に利用している。
※2 第一原理電子状態計算手法
対象となる物質を構成する元素の原子番号と系の結晶構造を入力し、実験データを参照せずに量子力学の基本法則に立脚した理論を使って系の電子状態を求める計算手法。物理機構の解明や物性の予測を高い精度で行うことができるため、実験に先駆けたデータの取得や、実験で得られたデータの検証に活用されている。超高圧極限環境下では実験が困難となるため、第一原理計算による予測が有効な手段となる。
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大阪大学のプレスリリース
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