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研究活動

ベイズ最適化と第一原理電子状態計算を用いた磁石化合物の探索

PCoMSシンポジウム&計算物質科学スーパーコンピュータ共用事業報告会2018、東北大学金 属材料研究所

2018年10月23日(火)

深澤太郎(産総研)

Abstract

永久磁石は多くの工業製品に用いられており、製品の競争力強化に繋がる磁石の高性能化が期待されている。しかし実用に資する磁石化合物の探索は、今日の第一原理電子状態計算を用いた定量的な物性予測の手法の観点からみても手強い問題である。たとえ予測精度に問題が無かったとしても、多数の候補の中から最適なものを探索することには別の困難がある。今回はとくにその探索の問題について取りあげ、ベイズ最適化の手法を用いた磁石化合物探索の効率化手法の開発状況について報告する。
我々は探索効率の評価を行うための基礎データとして、近年注目されているThMn12型結晶構造の磁石化合物のうち、化学式(R, Z)(Fe, Co, Ti)12 (R=Y, Nd, Sm; Z = Zr, Dy)で表される3630個の系についてKKR-CPA-LDA法による第一原理計算を行い、磁化等の物性値を収集した。またLiechtenstein法を用いたサイト間磁気結合の見積もりを行い、これに平均場近似を用いてキュリー温度へと変換した。
これらのデータに基づいてベイズ最適化ライブラリCOMBOを用いて探索効率の評価を行った。適切な入力変数(descriptor)を用いてベイズ最適化を行った場合、候補からの単純なランダムサンプリングにくらべて大きく探索効率が向上するが、不適切であると却って悪化することが分かった。本発表ではどのような入力変数が探索に効果的であるのか我々の結果に基づいて議論する。


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