JP7401491B2 - Screening method - Google Patents

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康助 武田
友崇 関
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Description

本発明は、固体触媒として有用な合金のスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a method for screening alloys useful as solid catalysts.

固体触媒の高性能化は、化学産業の発展のみならず、サステナブル社会の実現のために重要となってきている。固体触媒の高性能化としては、例えば、単一元素で構成された固体触媒に異種元素を加えることによる合金化の試みが多くなされている。しかしながら、合金で構成される固体触媒では、構成する元素や原子配列などといった構造要素に応じて性能が大きく変化し、これらの構造要素の組み合わせの数は実質的に無限大と言える。このため、高性能が得られる固体触媒を実験的な試行錯誤のみによって見出すことはおよそ現実的ではない。 Improving the performance of solid catalysts is becoming important not only for the development of the chemical industry but also for the realization of a sustainable society. In order to improve the performance of solid catalysts, many attempts have been made, for example, to alloy solid catalysts made of a single element by adding different elements. However, the performance of solid catalysts made of alloys varies greatly depending on structural elements such as constituent elements and atomic arrangement, and the number of combinations of these structural elements is virtually infinite. For this reason, it is almost impractical to find a solid catalyst that provides high performance only through experimental trial and error.

これに対し、量子化学計算などの計算化学を活用して高性能な固体触媒を効率的に探索する試みがなされている。例えば、特許文献1には、第1ガス存在下で、第2ガスの反応を促進させる触媒反応の活性の高い固体触媒を見出すための技術が開示されている。この技術では、固体触媒を構成する母材元素及びドープ元素を、ドープ元素の有無による第1ガス及び第2ガスの吸着エネルギの変化量に基づいて特定している。 In response, attempts are being made to efficiently search for high-performance solid catalysts using computational chemistry such as quantum chemical calculations. For example, Patent Document 1 discloses a technique for finding a solid catalyst with high catalytic reaction activity that promotes the reaction of a second gas in the presence of a first gas. In this technique, the base material element and doping element constituting the solid catalyst are specified based on the amount of change in the adsorption energy of the first gas and the second gas depending on the presence or absence of the doping element.

特開2020-006312号公報JP2020-006312A

しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、母材元素と限られたドープ元素を組合せた時の吸着エネルギのみを計算しており、触媒反応の反応速度が直接考慮されていない。また、特許文献1に記載の技術では、いずれの元素を選択するかの指標がなく、多くの候補元素がある場合、さらに組合せのバリエーションを検討する場合に効率的ではない。更に、特許文献1に記載の技術のように単一の素反応で構成される特定の触媒反応のみに限定されずに、例えば、複数の原料を用いた生産工程における反応を促進する反応のように複数の素反応で構成される触媒反応や、他の要因を考慮する必要のある触媒反応に適用可能な固体触媒のスクリーニング技術が求められる。 However, in the technique described in Patent Document 1, only the adsorption energy when a base material element and a limited number of doping elements are combined is calculated, and the reaction rate of the catalytic reaction is not directly considered. Further, the technique described in Patent Document 1 does not have an index for selecting which element to select, and is not efficient when considering further combination variations when there are many candidate elements. Furthermore, the technology is not limited to a specific catalytic reaction consisting of a single elementary reaction like the technology described in Patent Document 1, but is also applicable to, for example, a reaction that promotes a reaction in a production process using multiple raw materials. There is a need for solid catalyst screening technology that can be applied to catalytic reactions that consist of multiple elementary reactions or that require consideration of other factors.

本発明の課題は、固体触媒として有用な合金を効率的にスクリーニングすることにある。 An object of the present invention is to efficiently screen alloys useful as solid catalysts.

本発明の一形態に係るスクリーニング方法は、目的とする触媒反応を起こす合金のスクリーニングを行う。
前記合金を構成する金属元素の候補となる複数の候補元素ごとに、各候補元素で形成された特定の結晶面について、前記触媒反応を構成する複数の素反応における、非吸着状態にある各反応基質の各状態、並びに吸着状態にある各反応基質及びそれを構成する各原子のエネルギ及び振動数を含む基礎情報が作成される。
前記複数の候補元素ごとに、前記基礎情報から、前記複数の素反応のそれぞれに対応する複数の活性化エネルギと、前記各状態のエネルギの相対値として得られる複数の差分エネルギと、前記触媒反応の反応速度と、が求められる。
前記複数の活性化エネルギを構成する各活性化エネルギと前記複数の差分エネルギを構成する各差分エネルギとについて前記複数の候補元素間の関係から線形性を評価し、前記複数の差分エネルギの中から、前記複数の活性化エネルギのすべてに対して高い線形性が得られる特徴量エネルギが選択される。
前記複数の候補元素における前記特徴量エネルギ及び前記反応速度を用いて、前記特徴量エネルギに対する前記反応速度の分布を示す分布情報が作成される。
前記分布情報を用いて、前記複数の候補元素のうち少なくとも2つの候補元素を含み、前記合金を構成することで前記反応速度が大きくなる複数の組成が予測される。
前記複数の組成のそれぞれに対応する複数のスラブモデルが作成される。
前記複数のスラブモデルごとに算出したエネルギに基づいて安定性指標が算出される。
前記複数のスラブモデルごとに算出した前記特徴量エネルギを用いて前記分布情報から求めた前記反応速度に基づいて活性指標が算出される。
A screening method according to one embodiment of the present invention screens for alloys that cause a desired catalytic reaction.
For each of the plurality of candidate elements that are candidates for the metal elements constituting the alloy, each reaction in a non-adsorbed state in the plurality of elementary reactions that constitute the catalytic reaction for a specific crystal plane formed by each candidate element. Basic information is created, including each state of the substrate, and the energy and frequency of each reaction substrate in the adsorbed state and each atom constituting it.
For each of the plurality of candidate elements, from the basic information, a plurality of activation energies corresponding to each of the plurality of elementary reactions, a plurality of differential energies obtained as relative values of the energies of each state, and the catalytic reaction. The reaction rate is required.
Evaluate linearity from the relationship between the plurality of candidate elements for each activation energy forming the plurality of activation energies and each differential energy forming the plurality of differential energies, and evaluate linearity from among the plurality of differential energies. , feature energies that provide high linearity for all of the plurality of activation energies are selected.
Using the feature energy and the reaction rate of the plurality of candidate elements, distribution information indicating a distribution of the reaction rate with respect to the feature energy is created.
Using the distribution information, a plurality of compositions that include at least two candidate elements among the plurality of candidate elements and that increase the reaction rate by forming the alloy are predicted.
A plurality of slab models are created corresponding to each of the plurality of compositions.
A stability index is calculated based on the energy calculated for each of the plurality of slab models.
An activity index is calculated based on the reaction rate determined from the distribution information using the feature amount energy calculated for each of the plurality of slab models.

本発明の一形態に係る情報処理装置は、以下のことを実行可能な処理部を具備する。
前記合金を構成する金属元素の候補となる複数の候補元素ごとに、各候補元素で形成された特定の結晶面について、前記触媒反応を構成する複数の素反応における、非吸着状態にある各反応基質の各状態、並びに吸着状態にある各反応基質及びそれを構成する各原子のエネルギ及び振動数を含む基礎情報が作成される。
前記複数の候補元素ごとに、前記基礎情報から、前記複数の素反応のそれぞれに対応する複数の活性化エネルギと、前記各状態のエネルギの相対値として得られる複数の差分エネルギと、前記触媒反応の反応速度と、が求められる。
前記複数の活性化エネルギを構成する各活性化エネルギと前記複数の差分エネルギを構成する各差分エネルギとについて前記複数の候補元素間の関係から線形性を評価し、前記複数の差分エネルギの中から、前記複数の活性化エネルギのすべてに対して高い線形性が得られる特徴量エネルギが選択される。
前記複数の候補元素における前記特徴量エネルギ及び前記反応速度を用いて、前記特徴量エネルギに対する前記反応速度の分布を示す分布情報が作成される。
前記分布情報を用いて、前記複数の候補元素のうち少なくとも2つの候補元素を含み、前記合金を構成することで前記反応速度が大きくなる複数の組成が予測される。
前記複数の組成のそれぞれに対応する複数のスラブモデルが作成される。
前記複数のスラブモデルごとに算出したエネルギに基づいて安定性指標が算出される。
前記複数のスラブモデルごとに算出した前記特徴量エネルギを用いて前記分布情報から求めた前記反応速度に基づいて活性指標が算出される。
An information processing device according to one embodiment of the present invention includes a processing unit capable of executing the following.
For each of the plurality of candidate elements that are candidates for the metal elements constituting the alloy, each reaction in a non-adsorbed state in the plurality of elementary reactions that constitute the catalytic reaction for a specific crystal plane formed by each candidate element. Basic information is created, including each state of the substrate, and the energy and frequency of each reaction substrate in the adsorbed state and each atom constituting it.
For each of the plurality of candidate elements, from the basic information, a plurality of activation energies corresponding to each of the plurality of elementary reactions, a plurality of differential energies obtained as relative values of the energies of each state, and the catalytic reaction. The reaction rate is required.
Evaluate linearity from the relationship between the plurality of candidate elements for each activation energy forming the plurality of activation energies and each differential energy forming the plurality of differential energies, and evaluate linearity from among the plurality of differential energies. , feature energies that provide high linearity for all of the plurality of activation energies are selected.
Using the feature energy and the reaction rate of the plurality of candidate elements, distribution information indicating a distribution of the reaction rate with respect to the feature energy is created.
Using the distribution information, a plurality of compositions that include at least two candidate elements among the plurality of candidate elements and that increase the reaction rate by forming the alloy are predicted.
A plurality of slab models are created corresponding to each of the plurality of compositions.
A stability index is calculated based on the energy calculated for each of the plurality of slab models.
An activity index is calculated based on the reaction rate determined from the distribution information using the feature amount energy calculated for each of the plurality of slab models.

本発明の一形態に係るプログラムは、以下のことを情報処理として実行させる。
前記合金を構成する金属元素の候補となる複数の候補元素ごとに、各候補元素で形成された特定の結晶面について、前記触媒反応を構成する複数の素反応における、非吸着状態にある各反応基質の各状態、並びに吸着状態にある各反応基質及びそれを構成する各原子のエネルギ及び振動数を含む基礎情報が作成される。
前記複数の候補元素ごとに、前記基礎情報から、前記複数の素反応のそれぞれに対応する複数の活性化エネルギと、前記各状態のエネルギの相対値として得られる複数の差分エネルギと、前記触媒反応の反応速度と、が求められる。
前記複数の活性化エネルギを構成する各活性化エネルギと前記複数の差分エネルギを構成する各差分エネルギとについて前記複数の候補元素間の関係から線形性を評価し、前記複数の差分エネルギの中から、前記複数の活性化エネルギのすべてに対して高い線形性が得られる特徴量エネルギが選択される。
前記複数の候補元素における前記特徴量エネルギ及び前記反応速度を用いて、前記特徴量エネルギに対する前記反応速度の分布を示す分布情報が作成される。
前記分布情報を用いて、前記複数の候補元素のうち少なくとも2つの候補元素を含み、前記合金を構成することで前記反応速度が大きくなる複数の組成が予測される。
前記複数の組成のそれぞれに対応する複数のスラブモデルが作成される。
前記複数のスラブモデルごとに算出したエネルギに基づいて安定性指標が算出される。
前記複数のスラブモデルごとに算出した前記特徴量エネルギを用いて前記分布情報から求めた前記反応速度に基づいて活性指標が算出される。
A program according to one embodiment of the present invention causes the following to be executed as information processing.
For each of the plurality of candidate elements that are candidates for the metal elements constituting the alloy, each reaction in a non-adsorbed state in the plurality of elementary reactions that constitute the catalytic reaction for a specific crystal plane formed by each candidate element. Basic information is created, including each state of the substrate, and the energy and frequency of each reaction substrate in the adsorbed state and each atom constituting it.
For each of the plurality of candidate elements, from the basic information, a plurality of activation energies corresponding to each of the plurality of elementary reactions, a plurality of differential energies obtained as relative values of the energies of each state, and the catalytic reaction. The reaction rate is required.
Evaluate linearity from the relationship between the plurality of candidate elements for each activation energy forming the plurality of activation energies and each differential energy forming the plurality of differential energies, and evaluate linearity from among the plurality of differential energies. , feature energies that provide high linearity for all of the plurality of activation energies are selected.
Using the feature energy and the reaction rate of the plurality of candidate elements, distribution information indicating a distribution of the reaction rate with respect to the feature energy is created.
Using the distribution information, a plurality of compositions that include at least two candidate elements among the plurality of candidate elements and that increase the reaction rate by forming the alloy are predicted.
A plurality of slab models are created corresponding to each of the plurality of compositions.
A stability index is calculated based on the energy calculated for each of the plurality of slab models.
An activity index is calculated based on the reaction rate determined from the distribution information using the feature amount energy calculated for each of the plurality of slab models.

本発明によれば、固体触媒として有用な合金を効率的にスクリーニングすることができる。 According to the present invention, alloys useful as solid catalysts can be efficiently screened.

本発明の一実施形態に係るスクリーニング方法を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a screening method according to an embodiment of the present invention. 上記スクリーニング方法のステップS05で作成する分布情報を例示する図である。It is a figure which illustrates the distribution information created in step S05 of the said screening method. 上記スクリーニング方法のステップS06を説明するための図である。It is a figure for explaining step S06 of the above-mentioned screening method. 上記スクリーニング方法のステップS06を説明するための図である。It is a figure for explaining step S06 of the above-mentioned screening method. 上記スクリーニング方法のステップS10で利用可能な合金リストを例示する図である。It is a figure which illustrates the alloy list which can be used in step S10 of the said screening method. 上記スクリーニング方法を実現可能な情報処理装置を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an information processing device that can implement the above screening method.

[序説]
本発明の一実施形態に係るスクリーニング方法は、情報処理装置を用いた計算によって目的とする触媒反応を起こす固体触媒として有用な合金を効率的に探索可能なように構成される。本実施形態に係るスクリーニング方法による探索結果をフィードバックすることで、膨大な数の構造要素の組み合わせが存在する合金のうち実験によって評価すべきものを少数に絞ることができる。これにより、少ない労力及びコストで高性能な固体触媒を設計することが可能となることに加え、卓越した性能を有するとともにより実現性の高い固体触媒を期待できる。
[Introduction]
A screening method according to an embodiment of the present invention is configured to be able to efficiently search for an alloy useful as a solid catalyst that causes a desired catalytic reaction by calculation using an information processing device. By feeding back the search results obtained by the screening method according to the present embodiment, it is possible to narrow down the alloys that have a huge number of combinations of structural elements to a small number that should be evaluated through experiments. This not only makes it possible to design a high-performance solid catalyst with less effort and cost, but also allows us to expect a solid catalyst with excellent performance and higher feasibility.

本実施形態に係るスクリーニング方法は、固体触媒として有用な合金の探索の指標として、合金における触媒反応の活性のみならず、合金の構造の安定性を用いる。これにより、安定な構造を実現可能な構成の中から、固体触媒として高性能が得られる合金を選択することができる。したがって、本実施形態に係るスクリーニング方法では、そもそも調製が困難であったり、時間の経過に伴って構造の変化が生じやすかったりする構成を実験による評価の対象から排除することができる。これにより、目的とする触媒反応を起こす固体触媒として有用な合金を更に効率的に探索可能となる。 The screening method according to the present embodiment uses not only the catalytic reaction activity of the alloy but also the structural stability of the alloy as an index for searching for an alloy useful as a solid catalyst. This makes it possible to select an alloy that provides high performance as a solid catalyst from among configurations that can realize a stable structure. Therefore, in the screening method according to the present embodiment, configurations that are difficult to prepare in the first place or whose structure is likely to change over time can be excluded from the targets of experimental evaluation. This makes it possible to more efficiently search for alloys useful as solid catalysts that cause the desired catalytic reaction.

[スクリーニング方法の全体構成]
(概略説明)
以下、本実施形態に係るスクリーニング方法の全体構成について説明する。本実施形態に係るスクリーニング方法は、図1に示すステップS01~ステップS10から構成されている。以下、図1に沿って、本実施形態に係るスクリーニング方法のステップS01~ステップS10について詳細に説明する。
[Overall structure of screening method]
(Outline explanation)
The overall configuration of the screening method according to this embodiment will be described below. The screening method according to this embodiment includes steps S01 to S10 shown in FIG. Hereinafter, steps S01 to S10 of the screening method according to the present embodiment will be explained in detail along FIG. 1.

(ステップS01:素反応、候補元素、及び結晶面の選択)
ステップS01では、まず目的とする触媒反応を選択する。触媒反応とは、触媒の作用により進行あるいは促進される一連の化学反応のことを言う。目的とする触媒反応は、固体触媒で実現可能であり、かつ同一触媒上での逐次反応からなるものの中から、任意に選択可能である。また、目的とする触媒反応は、反応途中で基質が脱着する場合にも、脱着する前後で分けて選択することが可能である。このような触媒反応としては、例えば、一酸化炭素の酸化反応や、エステルとアルコールによるエステル交換反応、脂肪酸とアルコールによるエステル化反応、エステルの水添によるアルコール生成反応、アミンとアルコールによる置換アミン生成反応、脂肪酸の水素化反応、アルコールの水素化分解反応、硫黄の水素化脱硫反応、アルデヒドのクロスアルドール反応、芳香族の水素化反応、オレフィンの選択的水素化反応、カルボニルの水素化反応、オレフィンの水素化異性化反応、ジエンのエン環化反応、アルコールの酸素酸化反応、一酸化炭素や二酸化炭素の水素化反応(炭素鎖伸長反応を伴う水素化反応も含む)、などが挙げられる。
(Step S01: Selection of elementary reactions, candidate elements, and crystal planes)
In step S01, first, a target catalytic reaction is selected. A catalytic reaction refers to a series of chemical reactions that proceed or are promoted by the action of a catalyst. The desired catalytic reaction can be arbitrarily selected from those that can be realized using a solid catalyst and consist of sequential reactions on the same catalyst. Further, even if the substrate is desorbed during the reaction, the target catalytic reaction can be selected separately before and after desorption. Such catalytic reactions include, for example, the oxidation reaction of carbon monoxide, the transesterification reaction between esters and alcohols, the esterification reaction between fatty acids and alcohols, the hydrogenation of esters to produce alcohols, and the production of substituted amines between amines and alcohols. Reaction, hydrogenation reaction of fatty acids, hydrogenolysis reaction of alcohols, hydrodesulfurization reaction of sulfur, crossaldol reaction of aldehydes, hydrogenation reaction of aromatics, selective hydrogenation reaction of olefins, hydrogenation reaction of carbonyls, olefins Hydroisomerization reactions of dienes, ene cyclization reactions of dienes, oxygen oxidation reactions of alcohols, hydrogenation reactions of carbon monoxide and carbon dioxide (including hydrogenation reactions accompanied by carbon chain elongation reactions), and the like.

次に、選択した触媒反応を構成する複数の素反応を選択する。素反応とは、触媒反応を複数の段階に分解した際の各段階におけるそれぞれの反応である。つまり、複数の素反応は、目的とする触媒反応に応じて選択可能であり、例えば、文献などの記載から推定することができる。
更に、選択した触媒反応を起こす金属元素の候補となる複数の候補元素を選択する。候補元素としては、すべての金属元素から任意の2つ以上を選択可能であり、例えば、固体触媒として一般的に利用される金属元素を一通り選択しておくことができる。候補元素の数は、スクリーニングの精度の観点から、3以上であることが好ましい。また、候補元素の数は、スクリーニングの効率の観点から、30以下であることが好ましい。
加えて、選択した触媒反応を起こす結晶構造を選択する。結晶構造としては、体心立方格子、面心立方格子、及び六方最密構造を構成する結晶構造から任意に選択可能であり、例えば、触媒反応を起こす結晶構造として一般的な結晶構造を選択することができる。さらにその結晶構造に対して、ミラー指数で表される任意の結晶面、例えば、一般的な(111)面などを選択する事ができ、2以上の結晶面を選択する事もできる。また、結晶面は、例えば量子化学計算により表面形成自由エネルギを算出し、Wluff作図法を用いる、もしくはCrystaliumなどのデータベースを参照して、平衡状態のナノ粒子上で存在しうると予想される結晶面を選択することができる。
Next, a plurality of elementary reactions constituting the selected catalytic reaction are selected. An elementary reaction is a reaction at each stage when a catalytic reaction is broken down into multiple stages. That is, a plurality of elementary reactions can be selected depending on the desired catalytic reaction, and can be estimated from, for example, descriptions in literature.
Furthermore, a plurality of candidate elements are selected as candidates for the metal element that causes the selected catalytic reaction. As candidate elements, any two or more can be selected from all the metal elements, and for example, all the metal elements commonly used as solid catalysts can be selected in advance. The number of candidate elements is preferably 3 or more from the viewpoint of screening accuracy. Further, the number of candidate elements is preferably 30 or less from the viewpoint of screening efficiency.
In addition, a crystal structure is selected that will cause the selected catalytic reaction. The crystal structure can be arbitrarily selected from crystal structures constituting a body-centered cubic lattice, a face-centered cubic lattice, and a hexagonal close-packed structure; for example, a general crystal structure is selected as a crystal structure that causes a catalytic reaction. be able to. Further, for the crystal structure, any crystal plane expressed by Miller index, such as the general (111) plane, can be selected, and two or more crystal planes can also be selected. In addition, crystal planes can be determined by calculating the surface formation free energy using quantum chemical calculations, using the Wluff drawing method, or by referring to a database such as Crystalium, to determine which crystal planes are expected to exist on nanoparticles in an equilibrium state. You can select the face.

一例として、目的とする触媒反応として、COの酸化反応(CO+0.5O→CO)を選択した場合について説明する。この触媒反応を、以下の式でそれぞれ示される各反応基質による3つの素反応で構成されると仮定する。なお、各式中の「」は固体触媒表面上の吸着サイトを示す。
+CO→CO
+O⇔O-O→2O
CO+O⇔O-CO→CO+2
なお、上記の式における「⇔」は、「右に向かう矢印→と左に向かう矢印←とを組み合わせた記号」を表すものとする。
また、この触媒反応を起こす金属元素の候補となる複数の候補元素としては、固体触媒を構成する元素として一般的なRu、Ni、Rh、Cu、Pd、Pt、Ag,Auなどから選択することができる。更に、この触媒反応を起こす結晶面としては、触媒反応を起こす結晶面として一般的な(111)面などを選択することができ、2以上の結晶面を選択することもできる。
As an example, a case will be described in which a CO oxidation reaction (CO+0.5O 2 →CO 2 ) is selected as the target catalytic reaction. It is assumed that this catalytic reaction is composed of three elementary reactions by each reaction substrate, each represented by the following formula. Note that " * " in each formula indicates an adsorption site on the surface of the solid catalyst.
* +CO→CO *
2 * +O 2 ⇔O-O * + * →2O *
CO * +O * ⇔O-CO * + * →CO 2 +2 *
Note that "⇔" in the above formula represents "a symbol that is a combination of an arrow → pointing to the right and an arrow ← pointing left."
In addition, the plurality of candidate elements that are candidates for the metal elements that cause this catalytic reaction may be selected from Ru, Ni, Rh, Cu, Pd, Pt, Ag, Au, etc., which are common elements constituting solid catalysts. I can do it. Further, as the crystal plane that causes this catalytic reaction, the (111) plane, which is generally used as a crystal plane that causes the catalytic reaction, can be selected, and two or more crystal planes can also be selected.

なお、本実施形態に係るスクリーニング方法では、ステップS01の少なくとも一部を情報処理装置によって自動で行うことができる。つまり、ステップS01では、目的とする触媒反応を入力すると、複数の素反応、複数の候補元素、複数の吸着構造、及び結晶面のうち少なくとも1つがデータベースから自動で特定されるように構成されていてもよい。
また、ステップS01では、複数の素反応、複数の候補元素、複数の吸着構造、及び結晶面のうち少なくとも1つについて、毎回特定することなく、予め用意されたデータを用いてもよい。例えば、情報処理装置において、触媒反応について特定された過去のデータを記憶部に記憶させておき、同じ触媒反応についての過去のデータが記憶部に存在する場合には、当該データを記憶部から読み出してもよい。
Note that in the screening method according to the present embodiment, at least a part of step S01 can be automatically performed by the information processing device. That is, in step S01, when a target catalytic reaction is input, at least one of a plurality of elementary reactions, a plurality of candidate elements, a plurality of adsorption structures, and a crystal plane is automatically identified from the database. You can.
Further, in step S01, data prepared in advance may be used for at least one of the plurality of elementary reactions, the plurality of candidate elements, the plurality of adsorption structures, and the crystal planes, without specifying each time. For example, in an information processing device, past data specified regarding a catalytic reaction is stored in the storage unit, and if past data regarding the same catalytic reaction exists in the storage unit, the data is read out from the storage unit. You can.

(ステップS02:基礎情報の作成)
ステップS02では、基礎情報を作成する。基礎情報は、ステップS03における活性化エネルギ、差分エネルギ、及び反応速度の算出の基礎となる情報である。
ステップS02で作成する基礎情報には、各候補元素ごとに算出される複数の素反応における、非吸着状態にある各反応基質の各状態、並びに吸着状態にある各反応基質及びそれを構成する各原子のエネルギ及び振動数が含まれる。複数の素反応の各状態とは、各素反応における各反応基質の初期状態、終状態、及び遷移状態をそれぞれ示す。反応基質の構成原子毎の吸着状態とは、反応基質を構成する原子それぞれが単独で存在する場合の吸着状態を示す。複数の素反応の各状態・反応基質の構成原子のエネルギ及び振動数は、一般的な量子化学計算手法、又は量子化学計算相当の精度を有する計算手法を用いて算出することができる。複数の素反応における各反応基質の各状態のエネルギ及び振動数を算出するために利用可能な量子化学計算手法としては、例えば、密度汎関数理論(DFT:Density Functional Theory)に基づく電子状態計算法などが挙げられる。遷移状態のエネルギの計算法としては、例えば、NEB(Nudged Elastic Band)法などが挙げられる。更に、量子化学計算相当の精度を有する計算手法としては、例えば、機械学習ポテンシャルに基づいた分子動力学計算手法などが挙げられる。
また、ステップS02で作成する基礎情報には、触媒反応の条件が含まれる。触媒反応の条件としては、例えば、温度、ガス分圧などが挙げられる。触媒反応の条件は、実際に触媒反応を起こす環境に基づいて決定することができる。このように、触媒反応の条件を実際の環境に基づいて決定することで、意図する固体触媒の用途により適した合金を見出すことが可能となる。本願の想定する触媒反応では、触媒反応の条件の基礎情報として、温度とガス分圧の両方を特定することが好ましい。
(Step S02: Creation of basic information)
In step S02, basic information is created. The basic information is information that becomes the basis for calculating the activation energy, differential energy, and reaction rate in step S03.
The basic information created in step S02 includes each state of each reaction substrate in a non-adsorbed state, each reaction substrate in an adsorbed state, and each constituent component thereof in multiple elementary reactions calculated for each candidate element. Includes atomic energy and vibrational frequency. Each state of a plurality of elementary reactions indicates the initial state, final state, and transition state of each reaction substrate in each elementary reaction. The adsorption state of each constituent atom of the reaction substrate refers to the adsorption state when each atom making up the reaction substrate exists alone. The energy and vibration frequency of each state of a plurality of elementary reactions and constituent atoms of a reaction substrate can be calculated using a general quantum chemical calculation method or a calculation method having accuracy equivalent to quantum chemical calculation. Quantum chemical calculation methods that can be used to calculate the energy and frequency of each state of each reaction substrate in multiple elementary reactions include, for example, an electronic state calculation method based on density functional theory (DFT). Examples include. An example of a method for calculating the energy of a transition state is the NEB (Nudged Elastic Band) method. Furthermore, examples of calculation methods having accuracy equivalent to quantum chemical calculations include molecular dynamics calculation methods based on machine learning potentials.
Further, the basic information created in step S02 includes conditions for the catalytic reaction. Conditions for the catalytic reaction include, for example, temperature and gas partial pressure. Conditions for the catalytic reaction can be determined based on the environment in which the catalytic reaction actually occurs. In this way, by determining the conditions for the catalytic reaction based on the actual environment, it is possible to find an alloy that is more suitable for the intended solid catalyst application. In the catalytic reaction envisioned in this application, it is preferable to specify both temperature and gas partial pressure as basic information on the conditions of the catalytic reaction.

一例として、上記と同様に目的とする触媒反応をCOの酸化反応とした場合には、ステップS01で特定した複数の素反応の各反応基質及び、反応基質の構成原子の吸着状態には、以下に示す10個の状態が存在する。
CO(ガス単体)
CO(ガス単体)
(ガス単体)
CO (吸着状態)
CO(吸着状態)
(吸着状態)
(吸着状態)
(吸着状態)
O-O(遷移状態)
O-CO(遷移状態)
これらの10個の状態についてそれぞれ量子化学計算手法を用いてエネルギ及び振動数を算出する。また、触媒反応の条件は、COが供給される場所など、実際にCOの酸化を促進させる環境に基づいて算出することができる。
As an example, when the target catalytic reaction is the oxidation reaction of CO as in the above case, the adsorption states of each of the reaction substrates of the plurality of elementary reactions identified in step S01 and the constituent atoms of the reaction substrates are as follows. There are 10 states shown below.
CO (gas alone)
CO 2 (gas alone)
O 2 (gas alone)
CO 2 * (adsorption state)
CO * (adsorption state)
O 2 * (adsorption state)
O * (adsorption state)
C * (adsorption state)
O-O * (transition state)
O-CO * (transition state)
The energy and frequency of each of these 10 states are calculated using a quantum chemical calculation method. Furthermore, the conditions for the catalytic reaction can be calculated based on the environment that actually promotes the oxidation of CO, such as the location where CO is supplied.

(ステップS03:活性化エネルギ、差分エネルギ、及び反応速度の算出)
ステップS03では、ステップS02で作成した基礎情報から、各候補元素ごとに、活性化エネルギ、差分エネルギ、及び反応速度を算出する。活性化エネルギ、差分エネルギ、及び反応速度は、ステップS05における分布情報の作成のために必要となる。
(Step S03: Calculation of activation energy, differential energy, and reaction rate)
In step S03, activation energy, differential energy, and reaction rate are calculated for each candidate element from the basic information created in step S02. The activation energy, differential energy, and reaction rate are required for creating the distribution information in step S05.

反応速度は、各候補元素ごとに算出され、各候補元素の触媒反応の活性を示す物理量である。各候補元素の触媒反応の反応速度は、ステップS02で作成した基礎情報に含まれる、各候補元素ごとの複数の素反応の各状態のエネルギ及び振動数と、触媒反応の温度及びガス分圧の条件と、を用いて算出することができる。各候補元素の触媒反応の反応速度は、一般的なアルゴリズムを用いて算出することができる。反応速度を算出可能なアルゴリズムとしては、例えば、ニュートン法などが挙げられる。
複数の活性化エネルギは、各候補元素ごとに、複数の素反応に対応して算出される。各活性化エネルギは、各候補元素において各素反応を生じさせるために必要なエネルギを示す物理量である。各素反応の活性化エネルギは、ステップS02で作成した基礎情報に含まれる各候補元素ごとの複数の素反応の各状態のエネルギを用いて算出することができる。
差分エネルギは、各候補元素ごとに、複数の素反応に含まれる2つの状態のエネルギの相対値として得られる。差分エネルギは、ステップS04において決定する特徴量エネルギの候補となる物理量である。差分エネルギは、複数の素反応に含まれる任意の2つの状態のエネルギの差として算出される。差分エネルギとしては、例えば、吸着エネルギや中間体のエネルギなどを用いることができる。なお、吸着エネルギとは、反応基質及び反応基質を構成する各原子が各候補元素に吸着した状態とガス状態である時とのエネルギの差として算出される差分エネルギである。
The reaction rate is a physical quantity that is calculated for each candidate element and indicates the catalytic reaction activity of each candidate element. The reaction rate of the catalytic reaction of each candidate element is calculated based on the energy and frequency of each state of multiple elementary reactions for each candidate element, the temperature of the catalytic reaction, and the gas partial pressure, which are included in the basic information created in step S02. It can be calculated using the following conditions. The reaction rate of the catalytic reaction of each candidate element can be calculated using a general algorithm. Examples of algorithms that can calculate the reaction rate include Newton's method.
A plurality of activation energies are calculated for each candidate element corresponding to a plurality of elementary reactions. Each activation energy is a physical quantity indicating the energy required to cause each elementary reaction in each candidate element. The activation energy of each elementary reaction can be calculated using the energy of each state of a plurality of elementary reactions for each candidate element included in the basic information created in step S02.
The differential energy is obtained as a relative value of the energies of two states included in a plurality of elementary reactions for each candidate element. The differential energy is a physical quantity that is a candidate for the feature energy determined in step S04. The differential energy is calculated as the difference in energy between any two states included in a plurality of elementary reactions. As the differential energy, for example, adsorption energy or intermediate energy can be used. Note that the adsorption energy is a difference energy calculated as the difference in energy between the reaction substrate and each atom constituting the reaction substrate in a state where it is adsorbed to each candidate element and when it is in a gas state.

(ステップS04:特徴量エネルギの選択)
ステップS04では、ステップS03で算出された複数の差分エネルギの中から、反応速度と関連付けることで反応促進のキーとなる特徴量として利用する特徴量エネルギを選択する。具体的に、ステップS04では、複数の活性化エネルギと複数の差分エネルギとのすべての組み合わせについて、複数の候補元素間の関係から線形性の評価を行う。そして、複数の差分エネルギの中から、複数の活性化エネルギのすべてに対して高い線形性が得られる差分エネルギを特徴量エネルギとして選択する。
ここで、複数の活性化エネルギのすべてに対して高い線形性が得られる特徴量エネルギは、反応速度の対数に対しても高い線形性が得られる。これは、アレニウスの式により、触媒反応を構成するすべての素反応の活性化エネルギは、各素反応の反応速度の対数と線形関係になるため、素反応の組み合わせである全体の反応速度とも線形関係となることに基づく。このため、ステップS04で選択される特徴量エネルギを反応速度と関連付けることで、特徴量エネルギを反応速度に換算することが可能となる。
(Step S04: Selection of feature energy)
In step S04, a feature amount energy is selected from among the plurality of differential energies calculated in step S03 to be used as a key feature amount for promoting reaction by associating it with the reaction rate. Specifically, in step S04, linearity is evaluated for all combinations of a plurality of activation energies and a plurality of differential energies from the relationship between a plurality of candidate elements. Then, from among the plurality of differential energies, a differential energy that provides high linearity with respect to all of the plurality of activation energies is selected as the feature amount energy.
Here, the feature amount energy that provides high linearity with respect to all of the plurality of activation energies also provides high linearity with respect to the logarithm of the reaction rate. According to the Arrhenius equation, the activation energy of all elementary reactions that make up a catalytic reaction has a linear relationship with the logarithm of the reaction rate of each elementary reaction, so the overall reaction rate, which is a combination of elementary reactions, is also linear. Based on being in a relationship. Therefore, by associating the feature energy selected in step S04 with the reaction rate, it becomes possible to convert the feature energy into the reaction rate.

具体的に、複数の活性化エネルギに含まれる活性化エネルギEa1と複数の差分エネルギに含まれる差分エネルギEb1との線形性は、活性化エネルギEa1及び各差分エネルギEb1を2軸とする2次元グラフに、すべての候補元素の活性化エネルギEa1及び差分エネルギEb1をプロットして得られる散布図におけるプロットの直線性から評価することができる。
高い線形性が得られる特徴量エネルギの選択のためのプロットの直線性は、例えば、最小二乗法における決定係数rなどを指標に用いて評価することができる。決定係数rを指標とする評価では、例えば、決定係数rの高い順(又は数値の大きな順)にリスト化し、複数の差分エネルギを決定係数rの数値の高いグループと低いグループとに分けて、高いグループに属する差分エネルギを特徴量エネルギとして選択することができる。このとき、複数の差分エネルギのグループ分けでは、例えば、決定係数rが所定の閾値以上の差分エネルギを高いグループとすることができ、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上の差分エネルギを高いグループとすることができる。また、決定係数rの高い順にリスト化した複数の差分エネルギについて、所定の順位以上の差分エネルギを特徴量エネルギとして選択することもできる。なお、複数の差分エネルギから特徴量エネルギの選択する手法としては、上記に限定されず、任意の公知の手法を用いることができる。
Specifically, the linearity between the activation energy Ea1 included in the plurality of activation energies and the differential energy Eb1 included in the plurality of differential energies is expressed as a two-dimensional graph with the activation energy Ea1 and each differential energy Eb1 as two axes. This can be evaluated from the linearity of the plot in a scatter diagram obtained by plotting the activation energy Ea1 and the differential energy Eb1 of all candidate elements.
The linearity of a plot for selecting a feature energy that provides high linearity can be evaluated using, for example, the coefficient of determination r 2 in the least squares method as an index. In an evaluation using the coefficient of determination r 2 as an index, for example, the coefficient of determination r 2 is listed in descending order (or in descending order of numerical value), and multiple differential energies are divided into groups with high and low coefficients of determination r 2 . The difference energy belonging to the high group can be selected as the feature amount energy. At this time, in grouping a plurality of differential energies, for example, differential energies whose coefficient of determination r2 is greater than or equal to a predetermined threshold value can be grouped into a high group, preferably 0.7 or greater, more preferably 0.8 or greater. A group with high differential energy can be formed. Further, among a plurality of differential energies listed in descending order of determination coefficient r2 , differential energies having a predetermined rank or higher can be selected as feature energy. Note that the method for selecting feature energy from a plurality of differential energies is not limited to the above method, and any known method can be used.

ステップS04において複数の差分エネルギから選択する相互に異なる特徴量エネルギの数は、ステップS05で作成する分布情報の次元数に応じて、任意に算出可能である。つまり、ステップS05でN次元の分布情報を作成する場合には、ステップS04では相互に異なるN個の特徴量エネルギを選択する。
一例として、上記と同様に目的とする触媒反応をCOの酸化反応とし、ステップS05において視覚的に理解が容易な2次元の分布情報を作成する場合には、複数の差分エネルギの中から、例えば、COの吸着エネルギ及びOの吸着エネルギを相互に異なる2つの特徴量エネルギとして選択することができる。
The number of mutually different feature energies to be selected from the plurality of differential energies in step S04 can be arbitrarily calculated depending on the number of dimensions of the distribution information created in step S05. That is, when creating N-dimensional distribution information in step S05, N mutually different feature amounts energies are selected in step S04.
As an example, when the target catalytic reaction is the oxidation reaction of CO, and two-dimensional distribution information that is easy to visually understand is created in step S05, from among a plurality of differential energies, for example, , the adsorption energy of CO and the adsorption energy of O can be selected as two mutually different feature energy amounts.

(ステップS05:分布情報の作成)
ステップS05では、ステップS04で選択した特徴量エネルギに対する反応速度の分布を示すグラフである分布情報を作成する。分布情報は、特徴量エネルギと反応速度とを連続的な関係で示し、つまり任意の特徴量エネルギを反応速度と関連付けた情報である。ステップS05では、ステップS03で算出した反応速度とステップS04で選択した特徴量エネルギとから得られる複数の候補元素のプロットに加えてプロットの存在しない領域は、任意の解像度で特徴量エネルギから反応速度を計算することで補間し、分布情報を作成することができる。
つまり、分布情報によれば、エネルギの相対値として容易に算出可能な特徴量エネルギから、複雑な計算を用いることなく反応速度を求めることが可能となる。分布情報では、任意の金属について特徴量エネルギから反応速度を求めることができ、更に単体の金属のみならず任意の組成の合金についても特徴量エネルギから反応速度を求めることができる。したがって、分布情報によれば、任意の合金の反応速度を容易に求めることができる。
(Step S05: Creation of distribution information)
In step S05, distribution information is created which is a graph showing the distribution of reaction speeds with respect to the feature energy selected in step S04. The distribution information indicates the feature energy and the reaction rate in a continuous relationship, that is, it is information that associates an arbitrary feature energy with the reaction rate. In step S05, in addition to plots of a plurality of candidate elements obtained from the reaction rate calculated in step S03 and the feature energy selected in step S04, areas where no plots exist are plotted using the reaction rate from the feature energy at an arbitrary resolution. By calculating , it is possible to interpolate and create distribution information.
That is, according to the distribution information, it is possible to obtain the reaction rate from the feature amount energy, which can be easily calculated as a relative value of energy, without using complicated calculations. With distribution information, the reaction rate can be determined from the feature energy for any metal, and the reaction rate can also be determined from the feature energy not only for a single metal but also for an alloy of any composition. Therefore, according to the distribution information, the reaction rate of any alloy can be easily determined.

一例として、図2は、上記と同様に目的とする触媒反応をCOの酸化反応とし、特徴量エネルギをCOの吸着エネルギ及びOの吸着エネルギとした場合の2次元の分布情報を示している。図2に示す分布情報は、COの吸着エネルギ及びOの吸着エネルギをそれぞれ縦軸及び横軸とするグラフにおいて反応速度(常用対数)を色の違いとして表示する2次元のヒートマップとして示している。このように、分布情報をヒートマップとして作成することで、大きい反応速度が得られる領域を視覚的に認識しやすくなる。 As an example, FIG. 2 shows two-dimensional distribution information when the target catalytic reaction is the oxidation reaction of CO and the feature energy is the adsorption energy of CO and the adsorption energy of O, as described above. The distribution information shown in Figure 2 is shown as a two-dimensional heat map in which the reaction rate (common logarithm) is displayed as different colors in a graph where the vertical and horizontal axes are the adsorption energy of CO and the adsorption energy of O, respectively. . By creating the distribution information as a heat map in this way, it becomes easier to visually recognize areas where a large reaction rate is obtained.

(ステップS06:組成の予測)
ステップS06では、ステップS05で作成した分布情報に基づいて、複数の候補元素のうち少なくとも2つを含み、より大きい反応速度が得られる可能性の高い複数の合金の組成(合金を構成する候補元素の組み合わせ、及び当該組み合わせにおける各候補元素の組成比)を予測する。具体的に、ステップS06では、分布情報における反応速度の目標値に対応する目標プロットPと各候補元素のプロットとの位置関係から、反応速度が大きくなるであろう合金の組成を予測する。目標プロットPは、通常、反応速度が最も大きくなる位置に設定される。例えば、図2に示すヒートマップでは、最も色の濃い領域内に目標プロットPを設定することができる。目標プロットPに近い反応速度が得られるであろう合金の組成の予測は、例えば、分布情報における複数の候補元素のプロット及び目標プロットPの座標情報を用いて行うことができる。このように座標情報を用いることによって、反応速度が大きくなる合金の組成をより機械的に高精度で予測することが可能となる。
(Step S06: Prediction of composition)
In step S06, based on the distribution information created in step S05, compositions of multiple alloys containing at least two of the multiple candidate elements and having a high possibility of obtaining a higher reaction rate (candidate elements constituting the alloy and the composition ratio of each candidate element in the combination. Specifically, in step S06, the composition of the alloy that is likely to have a high reaction rate is predicted from the positional relationship between the target plot P corresponding to the target value of the reaction rate in the distribution information and the plot of each candidate element. The target plot P is usually set at a position where the reaction rate is the highest. For example, in the heat map shown in FIG. 2, the target plot P can be set within the region with the darkest color. The composition of an alloy that will yield a reaction rate close to the target plot P can be predicted using, for example, the plots of a plurality of candidate elements in the distribution information and the coordinate information of the target plot P. By using the coordinate information in this way, it becomes possible to predict mechanically and with high accuracy the composition of an alloy that increases the reaction rate.

一例として、合金の組成を候補元素A,B,Cの組み合わせからなる3元系とする場合について説明する。この場合、例えば、2つの特徴量エネルギにより作成した2次元の分布情報を用いることができる。
図3は、候補元素A,B,CのプロットA(A,A),B(B,B),C(C,C)、及び目標プロットP(P,P)が分布情報上に表示された状態を示している。つまり、候補元素Aの2つの特徴量エネルギはA,Aであり、候補元素Bの2つの特徴量エネルギはB,Bであり、候補元素Cの2つの特徴量エネルギはC,Cである。また、目標プロットPの2つの特徴量エネルギはP,Pである。
ここで、図4に示すように、プロットAを原点とすると、プロットBをベクトルb((b,b)=(B-A,B-A))で示すことができ、プロットCをベクトルc((c,c)=(C-A,C-A))で示すことができ、目標プロットPをベクトルp((p,p)=(P-A,P-A))で示すことができる。なお、プロットAは、ゼロベクトルa(0,0)で示すことができる。このとき、ベクトルpは、ベクトルb,c、並びに係数β,γを用いて、以下の式で表すことができる。
p=βb+γc
この式は、係数行列Dを用いて、以下の式に変換することができる。

Figure 0007401491000001
このとき、β+γ<1、β>0、γ>0の条件をすべて満たす場合、3つの候補元素A,B,Cの組成比A:B:Cは「1-(β+γ):β:γ」と算出することができる。なお、上記の条件を満たすことは、図3に示すプロットA,B,Cを頂点とする三角形の内側に目標プロットPが位置していることを意味する。本実施形態では、候補元素のプロットを結んだ線で囲まれた領域内に目標プロットPが存在する組成を、大きい反応速度が得られる可能性がある合金の組成の候補とすることができる。つまり、候補元素のプロットを結んだ線で囲まれた領域内に目標プロットPが存在しない組成については、大きい反応速度が得られる可能性がある合金の組成の候補から除外することができる。
更に、上記で得られた係数β,γから、下記の式に基づいて指標mを算出する。
Figure 0007401491000002
指標mは、プロットA,B,Cを頂点とする三角形の重心と目標プロットPとの距離の2乗を表している。このため、指標mが小さい組成ほど、各候補元素の割合が近くなり、単一元素の特徴量エネルギからは予測が困難な、大きい反応速度が得られる合金の組成を予測できる。したがって、各候補元素の割合が近い合金の組成の予測結果として、指標mが小さい順に所定数の組成をリストアップすることができる。このように、本実施形態では、複数の候補元素で構成される合金について、分布情報上において推定されるプロットと目標プロットPとの距離が近い順に所定数の組成をリストアップすることができる。 As an example, a case where the composition of the alloy is a ternary system consisting of a combination of candidate elements A, B, and C will be described. In this case, for example, two-dimensional distribution information created using two feature amounts of energy can be used.
FIG. 3 shows the plots A (A x , A y ), B (B x , B y ), C (C x , C y ) of candidate elements A, B, and C, and the target plot P (P x , P y ) is displayed on the distribution information. In other words, the two feature energies of candidate element A are A x and A y , the two feature energies of candidate element B are B x and B y , and the two feature energies of candidate element C are C x , Cy . Furthermore, the two feature energies of the target plot P are P x and P y .
Here, as shown in Figure 4, if plot A is the origin, plot B can be represented by vector b ((b x , b y ) = (B x - A x , B y - A y )). , the plot C can be represented by the vector c ((c x , c y ) = (C x - A x , C y - A y )), and the target plot P can be represented by the vector p ((p x , p y ) = (P x −A x , P y −A y )). Note that plot A can be represented by a zero vector a(0,0). At this time, vector p can be expressed by the following equation using vectors b and c and coefficients β and γ.
p=βb+γc
This equation can be converted into the following equation using the coefficient matrix D.
Figure 0007401491000001
At this time, if all the conditions of β+γ<1, β>0, and γ>0 are satisfied, the composition ratio A:B:C of the three candidate elements A, B, and C is "1-(β+γ):β:γ" It can be calculated as follows. Note that satisfying the above condition means that the target plot P is located inside a triangle whose vertices are plots A, B, and C shown in FIG. In the present embodiment, a composition in which the target plot P exists within a region surrounded by a line connecting the plots of candidate elements can be set as a candidate for the composition of the alloy that has the possibility of obtaining a high reaction rate. That is, compositions in which the target plot P does not exist within the region surrounded by the line connecting the plots of the candidate elements can be excluded from the candidates for alloy compositions that have the possibility of obtaining a high reaction rate.
Furthermore, an index m is calculated from the coefficients β and γ obtained above based on the following formula.
Figure 0007401491000002
The index m represents the square of the distance between the center of gravity of a triangle having plots A, B, and C as vertices and the target plot P. Therefore, the smaller the index m is in a composition, the closer the proportions of each candidate element are, and it is possible to predict the composition of an alloy that provides a high reaction rate, which is difficult to predict from the feature energy of a single element. Therefore, a predetermined number of compositions can be listed in descending order of index m as a prediction result of compositions of alloys having similar proportions of each candidate element. In this manner, in this embodiment, for alloys composed of a plurality of candidate elements, a predetermined number of compositions can be listed in descending order of the distance between the plot estimated on the distribution information and the target plot P.

次に、合金の組成を4つ以上の候補元素A,A,・・・,A(n-1),Aの組み合わせからなるn元系とする場合について説明する。この場合、例えば、(n-1)個の特徴量エネルギにより作成した(n-1)次元の分布情報を用いることができる。
分布情報上には、各候補元素A,A,・・・,A(n-1),AのプロットA(A11,A12,・・・,A1(n-2),A1(n-1))、A(A21,A22,・・・,A2(n-2),A2(n-1))、・・・、A(n-1)(A(n-1)1,A(n-1)2,・・・,A(n-1)(n-2),A(n-1)(n-1))、A(An1,An2,・・・,An(n-2),An(n-1))、及び目標プロットP(P,P,・・・,P(n-2),P(n-1))が示される。
ここで、プロットAを原点とすると、プロットA,・・・,A(n-1),Aをそれぞれベクトルa,・・・,a(n-1),a((a21,a22,・・・,a2(n-2),a2(n-1)),・・・,(a(n-1)1,a(n-1)2,・・・,a(n-1)(n-2),a(n-1)(n-1)),(an1,an2,・・・,an(n-2),an(n-1))=(A21-A11,A22-A12,・・・,A2(n-2)-A1(n-2),A2(n-1)-A1(n-1)),・・・,(A(n-1)1-A11,A(n-1)2-A12,・・・,A(n-1)(n-2)-A1(n-2),A(n-1)(n-1)-A1(n-1),(An1-A11,An2-A12,・・・,An(n-2)-A1(n-2),An(n-1)-A1(n-1))と示すことができ、目標プロットPをベクトルp((p,p,・・・,p(n-2),p(n-1))=(P-A11,P-A12,・・・,P(n-2)-A1(n-2),P(n-1)-A1(n-1)))と示すことができる。なお、プロットAは、ゼロベクトルa(0,0,・・・,0,0)で示すことができる。このとき、ベクトルpは、ベクトルa,・・・,a(n-1),a、並びに係数β,・・・,β(n-2),β(n-1)を用いて、以下の式で表すことができる。
p=β+・・・+β(n-2)(n-1)+β(n-1)
この式は、係数行列Dを用いて、以下の式に変換することができる。

Figure 0007401491000003
このとき、以下の条件をすべて満たす場合、候補元素A,A,・・・,A(n-1),Aの組成比A:A:・・・:A(n-1):Aは、「1-(β+β+・・・+β(n-2),β(n-1)):β:・・・:β(n-2):β(n-1)」と算出することができる。
Figure 0007401491000004
更に、上記で得られた係数β,・・・,β(n-2),β(n-1)から、下記の式に基づいて指標mを算出する。
Figure 0007401491000005
指標mが小さい組成ほど、各候補元素の割合が近くなり、単一元素の特徴量エネルギからは予測が困難な、大きい反応速度が得られる合金の組成を予測できる。したがって、各候補元素の割合が近い合金の組成の予測結果として、指標mが小さい順に所定数の組成をリストアップすることができる。 Next, a case where the composition of the alloy is an n-element system consisting of a combination of four or more candidate elements A 1 , A 2 , . . . , A (n-1) , A n will be described. In this case, for example, (n-1) dimensional distribution information created by (n-1) feature amounts of energy can be used.
On the distribution information, plots A 1 (A 11 , A 12 , ..., A 1 (n-2)) of each candidate element A 1 , A 2 , ..., A (n-1) , A n are shown. , A 1(n-1) ), A 2 (A 21 , A 22 ,..., A 2(n-2) , A 2(n-1) ),..., A (n-1) (A (n-1)1 , A (n-1)2 , ..., A (n-1) (n-2) , A (n-1) (n-1) ), A n (A n1 , A n2 ,..., A n(n-2) , A n(n-1) ), and the target plot P(P 1 , P 2 ,..., P (n-2) , P ( n-1) ) is shown.
Here, if plot A 1 is the origin, plots A 2 ,..., A (n-1) , A n are vectors a 2 ,..., a (n-1) , a n ((a 21 , a 22 ,..., a 2(n-2) , a 2(n-1) ),..., (a (n-1)1 , a (n-1)2 ,... ,a (n-1)(n-2) ,a (n-1)(n-1) ),(a n1 ,a n2 ,...,a n(n-2) ,a n(n- 1) )=(A 21 -A 11 ,A 22 -A 12 ,...,A 2(n-2) -A 1(n-2) ,A 2(n-1) -A 1(n- 1) ),...,(A (n-1)1 -A 11 ,A (n-1)2 -A 12 ,...,A (n-1)(n-2) -A 1( n-2) ,A (n-1)(n-1) -A 1(n-1 ), (A n1 -A 11 ,A n2 -A 12 ,...,A n(n-2) - A 1(n-2) , A n(n-1) - A 1(n-1 )), and the target plot P can be expressed as a vector p((p 1 , p 2 ,..., p ( n-2) ,p (n-1) )=(P 1 -A 11 ,P 2 -A 12 ,...,P (n-2) -A 1(n-2) ,P (n-1 ) -A 1(n-1) )) The plot A 1 can be represented by the zero vector a 1 (0,0,...,0,0).In this case, Vector p can be calculated as follows using vectors a 2 ,..., a (n-1) , a n and coefficients β 1 ,..., β (n-2) , β (n-1). It can be expressed by the formula.
p=β 1 a 2 +...+β (n-2) a (n-1)(n-1) a n
This equation can be converted into the following equation using the coefficient matrix D.
Figure 0007401491000003
At this time, if all of the following conditions are satisfied, the composition ratio of candidate elements A 1 , A 2 ,..., A (n-1) , A n is A 1 :A 2 :...:A (n-1 ) :A n is "1-(β 12 +...+β (n-2)(n-1) ):β 1 :...:β (n-2)(n -1) " can be calculated.
Figure 0007401491000004
Furthermore, an index m is calculated from the coefficients β 1 , . . . , β (n-2) , β (n-1) obtained above based on the following formula.
Figure 0007401491000005
The smaller the index m is, the closer the proportions of each candidate element are, and it is possible to predict the composition of an alloy that will yield a high reaction rate, which is difficult to predict from the feature energy of a single element. Therefore, a predetermined number of compositions can be listed in descending order of index m as a prediction result of compositions of alloys having similar proportions of each candidate element.

(ステップS07:スラブモデルの作成)
ステップS07では、ステップS06で大きい反応速度が得られる可能性が高いものと予測した複数の組成について、反応速度及び安定性指標を計算するために、それぞれに対応する複数のスラブモデルを作成する。スラブモデルの作成には、効率性の観点から、既存のデータベースを用いることが好ましい。このようなデータベースとしては、量子化学計算に使いやすいスラブモデルの構造データが格納されたCatAppなどのDFT計算データベースを用いることが好ましい。なお、データベースとしては、DFT計算データベース以外にも、例えば、Materials Projectなどの結晶構造データベースなどを用いることもできる。また、ステップS07では、ステップS06で予測した組成について既存のデータベースから単位胞を取得し、取得した単位胞に基づいてスラブモデルを作成してもよい。
(Step S07: Creation of slab model)
In step S07, in order to calculate the reaction rate and stability index for the plurality of compositions predicted to have a high possibility of obtaining a high reaction rate in step S06, a plurality of slab models corresponding to each composition are created. From the viewpoint of efficiency, it is preferable to use an existing database to create the slab model. As such a database, it is preferable to use a DFT calculation database such as CatApp, which stores structural data of slab models that are easy to use for quantum chemical calculations. In addition to the DFT calculation database, for example, a crystal structure database such as Materials Project can also be used as the database. Further, in step S07, a unit cell may be obtained from an existing database for the composition predicted in step S06, and a slab model may be created based on the obtained unit cell.

また、データベースが存在しない合金については、独自にスラブモデルを作成することができる。スラブモデルの作成方法としては、特定の方法に限定されないが、一例として以下に示す方法を用いることができる。一例に係るスラブモデルの作成方法では、まず各組成に含まれる候補元素を構成する所定元素について単独で存在するときに安定な結晶構造(面心立方格子、体心立方格子、六方最密構造など)についての単位胞のモデルである第1単位胞モデルを作成する。次に、第1単位胞モデルを構成する一部の原子を当該所定元素以外の候補元素の原子で置換した第2単位胞モデルを作成する。スラブモデルは、第1単位胞モデルを構成する候補元素が単独で存在する時に安定な結晶面((111)面、(211)面など)で第2単位胞モデルを作成することで得られる。なお、金属元素が単独で存在するときに安定な結晶構造及び結晶面は、例えば、Materials Projectなどの結晶構造データベースから取得することができる。 Additionally, for alloys for which no database exists, you can create your own slab model. Although the method for creating the slab model is not limited to a specific method, the following method can be used as an example. In the method of creating a slab model according to an example, first, when a predetermined element constituting the candidate element contained in each composition exists alone, it has a stable crystal structure (face-centered cubic lattice, body-centered cubic lattice, hexagonal close-packed structure, etc.). ), a first unit cell model is created. Next, a second unit cell model is created in which some atoms constituting the first unit cell model are replaced with atoms of a candidate element other than the predetermined element. The slab model is obtained by creating a second unit cell model with stable crystal planes ((111) plane, (211) plane, etc.) when the candidate element constituting the first unit cell model exists alone. Note that the crystal structure and crystal plane that are stable when a metal element exists alone can be obtained from, for example, a crystal structure database such as Materials Project.

(ステップS08:安定性指標の算出)
ステップS08では、ステップS07で作成したスラブモデルごとに構造の安定性を示す安定性指標を算出する。各スラブモデルにおける構造の安定性は、スラブモデルの持つエネルギに基づいて評価する。スラブモデルの構造の安定性を評価するために用いるエネルギとしては、スラブモデルから算出可能なエネルギであればよく、例えば、スラブモデルの全エネルギや、スラブモデルの表面エネルギなどが挙げられる。具体的に、スラブモデルの安定性の評価には、一般的な物理化学計算手法を用いることができる。スラブモデルの安定性の評価に利用可能な物理化学計算手法としては、例えば、モンテカルロ法などが挙げられる。
(Step S08: Calculation of stability index)
In step S08, a stability index indicating structural stability is calculated for each slab model created in step S07. The structural stability of each slab model is evaluated based on the energy possessed by the slab model. The energy used to evaluate the structural stability of the slab model may be any energy that can be calculated from the slab model, such as the total energy of the slab model and the surface energy of the slab model. Specifically, general physicochemical calculation methods can be used to evaluate the stability of the slab model. Examples of physical and chemical calculation methods that can be used to evaluate the stability of slab models include the Monte Carlo method.

安定性指標としては、各スラブモデル間における構造の安定性の比較が可能であればよく、全てのスラブモデルについて共通の指標が用いられる。具体的に、安定性指標としては、例えば、スラブモデルから算出されたエネルギをそのまま用いることができる。この場合、安定性指標としてのエネルギが小さいスラブモデルほど構造の安定性が高いことがわかる。また、安定性指標としては、これ以外にも、スラブモデルから算出されたエネルギに基づいて算出された他の値などを用いることもできる。 The stability index only needs to be able to compare the structural stability between slab models, and a common index is used for all slab models. Specifically, as the stability index, for example, the energy calculated from the slab model can be used as is. In this case, it can be seen that the slab model with smaller energy as a stability index has higher structural stability. In addition to this, other values calculated based on the energy calculated from the slab model can also be used as the stability index.

(ステップS09:活性指標の算出)
ステップS09では、ステップS07で作成したスラブモデルごとに触媒反応の活性を示す活性指標を算出する。各スラブモデルにおける触媒反応の活性は、反応速度に基づいて評価する。具体的に、ステップS09では、まず、各スラブモデルについて、ステップS02と同様の手法によって特徴量エネルギを算出する。そして、各スラブモデルについて、ステップS04で作成した分布情報を用いて、特徴量エネルギに対応する反応速度を得る。
(Step S09: Calculation of activity index)
In step S09, an activity index indicating the activity of the catalytic reaction is calculated for each slab model created in step S07. The activity of the catalytic reaction in each slab model is evaluated based on the reaction rate. Specifically, in step S09, first, feature energy is calculated for each slab model using the same method as in step S02. Then, for each slab model, the reaction rate corresponding to the feature energy is obtained using the distribution information created in step S04.

活性指標としては、各スラブモデル間における活性の比較が可能であればよく、全てのスラブモデルについて共通の指標が用いられる。具体的に、活性指標としては、例えば、スラブモデルから算出された反応速度をそのまま用いることができる。この場合、活性指標としての反応速度が大きいスラブモデルほど実際の反応速度(活性)が大きいことがわかる。また、活性指標としては、これ以外にも、スラブモデルから算出された反応速度に基づいて算出された他の値などを用いることもできる。 As the activity index, it is sufficient that the activity can be compared between slab models, and a common index is used for all slab models. Specifically, as the activity index, for example, the reaction rate calculated from the slab model can be used as is. In this case, it can be seen that the slab model with a higher reaction rate as an activity index has a higher actual reaction rate (activity). In addition to this, other values calculated based on the reaction rate calculated from the slab model can also be used as the activity index.

(ステップS10:合金の特定)
ステップS10では、ステップS08で算出した各スラブモデルの安定性指標と、ステップS09で算出した各スラブモデルの活性指標と、に基づいて、高い構造の安定性と高い触媒反応の活性とを兼ね備えることが期待される合金を特定する。ステップS10では、各スラブモデルの安定性指標及び活性指標から合金を特定するために様々な手法を用いることが可能である。
(Step S10: Identification of alloy)
In step S10, high structural stability and high catalytic reaction activity are combined based on the stability index of each slab model calculated in step S08 and the activity index of each slab model calculated in step S09. Identify alloys with expected results. In step S10, various techniques can be used to identify the alloy from the stability index and activity index of each slab model.

一例として、合金の特定には、図5に例示されるような合金リストを用いることができる。図5に示す合金リストには、スラブモデルによって特定される合金の種類ごとに安定性指標(エネルギ)と活性指標(反応速度)とが並べて示されたデータが列挙されている。例えば、合金リストでは、複数の合金を活性指標が大きい順に上から並べて示すことができる。この場合、例えば、安定性指標の閾値を予め決めておき、複数の合金から、安定性指標が閾値よりも大きい合金を除外した上で、合金リストの上から順番に所定数の合金を選択することができる。安定性指標の閾値は、高い構造の安定性が得られるように充分に小さい値とすることが好ましい。また、合金リストでは、複数の合金を安定性指標が大きい順に上から並べて示すこともできる。この場合、例えば、活性指標の閾値を予め決めておき、複数の合金から、活性指標が閾値よりも小さい合金を除外した上で、合金リストの上から順番に所定数の合金を選択することができる。活性指標の閾値は、触媒反応をスムーズに進行させるために充分大きい値とすることが好ましい。 As an example, an alloy list as illustrated in FIG. 5 can be used to specify the alloy. The alloy list shown in FIG. 5 lists data in which the stability index (energy) and activity index (reaction rate) are shown side by side for each type of alloy specified by the slab model. For example, in the alloy list, a plurality of alloys can be listed in descending order of activity index. In this case, for example, a threshold value of the stability index is determined in advance, alloys with a stability index larger than the threshold value are excluded from the plurality of alloys, and a predetermined number of alloys are selected in order from the top of the alloy list. be able to. The threshold value of the stability index is preferably set to a sufficiently small value so as to obtain high structural stability. Further, in the alloy list, a plurality of alloys can be displayed in descending order of stability index. In this case, for example, a threshold value of the activity index may be determined in advance, alloys with activity indexes smaller than the threshold value may be excluded from the plurality of alloys, and a predetermined number of alloys may be selected in order from the top of the alloy list. can. The threshold value of the activity index is preferably set to a sufficiently large value to allow the catalytic reaction to proceed smoothly.

(その他の形態)
本実施形態に係るスクリーニング方法では、上記の効果が適切に得られる範囲内において、上記の構成に様々な変更を加えることができる。
例えば、ステップS09では、ステップS08において安定性指標が良好であったスラブモデルのみについて活性指標を算出してもよい。これにより、ステップS09における計算負荷が低減されるとともに、ステップS10において合金を特定する際のスラブモデルの候補を絞ることができる。また、ステップS08とステップS09との順番を反対とし、つまりステップS09において各スラブモデルの活性指標を算出した後に、ステップS08において各スラブモデルの安定性指標を算出してもよい。この場合、ステップS08では、ステップS09において活性指標が良好であったスラブモデルのみについて安定性指標を算出してもよい。
(Other forms)
In the screening method according to this embodiment, various changes can be made to the above configuration within a range where the above effects can be appropriately obtained.
For example, in step S09, the activity index may be calculated only for the slab model whose stability index was good in step S08. This reduces the calculation load in step S09 and narrows down the slab model candidates for identifying the alloy in step S10. Alternatively, the order of steps S08 and S09 may be reversed, that is, after calculating the activity index of each slab model in step S09, the stability index of each slab model may be calculated in step S08. In this case, in step S08, the stability index may be calculated only for the slab model whose activity index was good in step S09.

[スクリーニング方法の追加の構成]
(概略説明)
本実施形態に係るスクリーニング方法は、上記で説明した構成に限定されず、合金のスクリーニングの精度を更に高めるための追加の構成を含んでいてもよい。以下、本実施形態に係るスクリーニング方法について有効な追加の構成の一例について説明する。
[Additional configuration of screening method]
(Outline explanation)
The screening method according to this embodiment is not limited to the configuration described above, and may include additional configurations to further improve the accuracy of alloy screening. An example of an additional configuration effective for the screening method according to the present embodiment will be described below.

(選択率を指標とした合金の組成の探索)
上記実施形態では、活性指標を出力としたが、2以上の反応経路がある触媒反応について、同一の特徴量エネルギとなる場合には、上記の活性指標と同様の要領で、選択率の分布情報(ヒートマップ)を記述することができる。この場合、主反応活性に加えて、主反応生成物の選択率が何%となるかどうかを出力に加えることができる。選択率Sは、たとえば生成物がiとjで各反応速度がri、rjのとき、下記の通り定義することができる。
S=ri/(ri+rj)
(Search for alloy composition using selectivity as an index)
In the above embodiment, the activity index is output, but if the feature amount energy is the same for a catalytic reaction with two or more reaction paths, selectivity distribution information can be used in the same manner as the activity index described above. (heat map) can be described. In this case, in addition to the main reaction activity, the percentage selectivity of the main reaction product can be added to the output. For example, when the products are i and j and the reaction rates are ri and rj, the selectivity S can be defined as follows.
S=ri/(ri+rj)

(更なる合金の組成の探索)
上記実施形態では、複数の金属で構成される合金の特定のために、単一の金属のみで構成された結晶構造について作成した分布情報を用いている。つまり、合金を特定するために、実際の合金において生じる金属間の相互作用について考慮されていない。このため、上記実施形態で特定される合金では、実際に最も大きい反応速度が得られる組成から若干ずれている可能性がある。したがって、上記実施形態で特定される合金の組成の近傍にある組成を更に探索することで、更に触媒反応の活性が高い合金を発見できる可能性がある。このような組成の探索は、例えば、上記実施形態で特定された合金に対して組成のみをずらした複数の合金についてのスラブモデルの作成及び安定性指標の評価を行うことで実施することができる。
(Search for further alloy compositions)
In the embodiment described above, distribution information created for a crystal structure composed of only a single metal is used to identify an alloy composed of a plurality of metals. In other words, the interactions between metals that occur in actual alloys are not considered in order to specify alloys. For this reason, the alloy specified in the above embodiment may deviate slightly from the composition that actually provides the highest reaction rate. Therefore, by further searching for compositions near the composition of the alloy specified in the above embodiment, it is possible that an alloy with even higher catalytic reaction activity can be discovered. Such a composition search can be carried out, for example, by creating slab models and evaluating stability indicators for multiple alloys with only the compositions shifted from the alloys specified in the above embodiment. .

一例として、上記実施形態で特定された合金の組成に対して各候補金属の組成比をそれぞれ1ずつ増減させた複数の合金を探索の対象とすることができる。例えば、上記実施形態で特定された合金の組成が候補元素A,B,Cを組成比A:B:Cで含む3元系である場合には、A+1:B-1:C、A+1:B:C-1、A:B+1:C-1、A:B-1:C+1、A-1:B+1:C、A-1:B:C+1の6通りの組成比の合金を探索の対象とする。探索の対象とする複数の合金について、ステップS07と同様にスラブモデルを作成し、ステップS09と同様に反応速度を求め、最も反応速度が大きい合金を特定する。更に、このように特定される合金について同様の探索を繰り返すことで、最も大きい反応速度が得られる合金の組成に近づいてゆくものと考えられる。このような組成の探索は、例えば、前回特定された合金に対する反応速度の上昇率が所定の数値以下となり、つまり反応速度が収束したと判断されるまで繰り返すことができる。また、組成の探索は、予め決められた回数だけ繰り返してもよい。 As an example, a plurality of alloys in which the composition ratio of each candidate metal is increased or decreased by 1 relative to the composition of the alloy specified in the above embodiment can be searched. For example, if the composition of the alloy specified in the above embodiment is a ternary system containing candidate elements A, B, and C in a composition ratio of A:B:C, A+1:B-1:C, A+1:B :C-1, A:B+1:C-1, A:B-1:C+1, A-1:B+1:C, A-1:B:C+1 alloys with six different composition ratios will be searched. . For a plurality of alloys to be searched, slab models are created as in step S07, reaction rates are determined as in step S09, and the alloy with the highest reaction rate is identified. Furthermore, by repeating the same search for the alloys specified in this way, it is thought that the composition of the alloy that provides the highest reaction rate will be approached. Such a search for a composition can be repeated, for example, until the rate of increase in the reaction rate for the previously identified alloy becomes less than or equal to a predetermined value, that is, it is determined that the reaction rate has converged. Further, the composition search may be repeated a predetermined number of times.

(ナノ粒子モデルを用いた評価)
上記実施形態では、合金の構造の安定性をスラブモデルによって評価しているが、単一の結晶面のみに着目したスラブモデルでは合金の構造の安定性を正確に評価できない場合がある。この点、合金ナノ粒子の3次元構造を表現したナノ粒子モデルを用いることで、合金の構造の安定性をより正確に評価することが可能となる。このため、本実施形態に係るスクリーニング方法は、合金の安定性をより確実に評価するために、合金のナノ粒子モデルを用いた評価を取り入れることができる。合金のナノ粒子モデルの作成には、公知のモデリング方法を用いることができる。
合金スラブモデルの組成通りに触媒ナノ粒子をモデリングする方法としては、例えば遺伝アルゴリズム法などが挙げられる。
(Evaluation using nanoparticle model)
In the embodiment described above, the stability of the alloy structure is evaluated using a slab model, but the stability of the alloy structure may not be accurately evaluated with a slab model that focuses only on a single crystal plane. In this regard, by using a nanoparticle model that expresses the three-dimensional structure of alloy nanoparticles, it becomes possible to more accurately evaluate the stability of the alloy structure. Therefore, the screening method according to the present embodiment can incorporate evaluation using a nanoparticle model of the alloy in order to more reliably evaluate the stability of the alloy. A known modeling method can be used to create the nanoparticle model of the alloy.
Examples of methods for modeling catalyst nanoparticles according to the composition of the alloy slab model include a genetic algorithm method.

各ナノ粒子モデルにおける構造の安定性は、ナノ粒子モデルの持つエネルギに基づいて評価する。ナノ粒子モデルの構造の安定性を評価するために用いるエネルギとしては、ナノ粒子モデルから算出可能なエネルギであればよく、例えば、ナノ粒子モデルのエネルギなどが挙げられる。ナノ粒子モデルのエネルギの計算には、ステップS08でスラブモデルの安定性の評価と同様の物理化学計算手法を用いることができる。ナノ粒子モデルにより得られた結果は、合金の構造の安定性を示す安定性指標として利用可能である。この安定性指標は、ステップS08で算出した安定性指標に代えて利用可能であり、またステップS08で算出した安定性指標と併せて第2の安定性指標として利用可能である。 The structural stability of each nanoparticle model is evaluated based on the energy of the nanoparticle model. The energy used to evaluate the structural stability of the nanoparticle model may be any energy that can be calculated from the nanoparticle model, such as the energy of the nanoparticle model. For calculating the energy of the nanoparticle model, the same physicochemical calculation method as used for evaluating the stability of the slab model in step S08 can be used. The results obtained using the nanoparticle model can be used as a stability index that indicates the structural stability of the alloy. This stability index can be used in place of the stability index calculated in step S08, and can be used in conjunction with the stability index calculated in step S08 as a second stability index.

一例として、ステップS07で作成した各スラブモデルごとに、当該スラブモデルを構成する複数の候補元素が共通するナノ粒子モデルを作成する。そして、各ナノ粒子モデルごとにエネルギ、組成比、及び全原子座標が関連付けられたナノ粒子情報を作成する。ナノ粒子の全原子座標から得られた特定の原子の周辺情報と、スラブモデルを構成する全原子座標から得られた特定の原子の周辺情報を比較し、類似度を算出することができる。特定の原子の周辺情報には、例えば、配位数や動径分布関数などがあり、類似度には配位数の差分や動径分布関数の差分の積分値などが挙げられる。各スラブモデルごとに類似度の最も高いナノ粒子モデルを特定することで、各スラブモデルに対応するナノ粒子モデルのエネルギとして採用する。そして、ナノ粒子情報から得られるエネルギが小さい合金ほど構造の安定性が高いことがわかる。 As an example, for each slab model created in step S07, a nanoparticle model is created in which a plurality of candidate elements constituting the slab model are common. Then, nanoparticle information in which energy, composition ratio, and all atomic coordinates are associated is created for each nanoparticle model. The degree of similarity can be calculated by comparing the surrounding information of a specific atom obtained from the all-atomic coordinates of the nanoparticle with the surrounding information of the specific atom obtained from the all-atomic coordinates forming the slab model. The peripheral information of a specific atom includes, for example, the coordination number and the radial distribution function, and the degree of similarity includes the difference in the coordination number and the integral value of the difference in the radial distribution function. By identifying the nanoparticle model with the highest degree of similarity for each slab model, it is adopted as the energy for the nanoparticle model corresponding to each slab model. It can be seen that alloys with lower energy obtained from nanoparticle information have higher structural stability.

[情報処理装置]
上記実施形態に係るスクリーニング方法は、例えば、図6に示す情報処理装置100を用いて実現することができる。本実施形態に係る情報処理装置100は、各種コンピュータで構成することができ、単一のコンピュータで構成されていても、2台以上のコンピュータを組み合わせて構成されていてもよい。情報処理装置100は、入力部101と、出力部102と、処理部103と、記憶部104と、を備える。
[Information processing device]
The screening method according to the embodiment described above can be realized using, for example, the information processing apparatus 100 shown in FIG. 6. The information processing apparatus 100 according to the present embodiment can be composed of various computers, and may be composed of a single computer or a combination of two or more computers. The information processing device 100 includes an input section 101, an output section 102, a processing section 103, and a storage section 104.

入力部101は、ユーザインターフェースとして構成され、例えば、ステップS01において目的とする触媒反応、複数の素反応、複数の候補元素、及び結晶面などを入力するために用いられる。出力部102は、各種ディスプレイなどの表示装置に情報を出力可能に構成され、例えば、ステップS04で作成される分布情報や、ステップS10で利用される合金指標などを表示可能である。処理部103は、プログラムに従って、上記実施形態に係るスクリーニング方法に含まれる処理の全部又は一部を実行可能なように構成されている。記憶部104は、各種のデータが格納可能に構成され、例えば、処理部103に各処理を実行させるためのプログラムや、処理部103による各処理に必要な各種のデータなどが格納されている。更に、情報処理装置100は、上記以外の構成を備えていてもよく、例えば、通信によってクラウド上のデータベースからデータを取得するために通信部を備えていてもよい。 The input unit 101 is configured as a user interface and is used, for example, to input a target catalytic reaction, a plurality of elementary reactions, a plurality of candidate elements, a crystal plane, etc. in step S01. The output unit 102 is configured to be able to output information to a display device such as various displays, and can display, for example, the distribution information created in step S04, the alloy index used in step S10, and the like. The processing unit 103 is configured to be able to execute all or part of the processing included in the screening method according to the above embodiment according to a program. The storage unit 104 is configured to be able to store various data, and stores, for example, programs for causing the processing unit 103 to execute various processes, various data necessary for each process by the processing unit 103, and the like. Furthermore, the information processing device 100 may include a configuration other than the above, and may include a communication unit for acquiring data from a database on the cloud through communication, for example.

[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

100…情報処理装置
101…入力部
102…出力部
103…処理部
104…記憶部
100... Information processing device 101... Input section 102... Output section 103... Processing section 104... Storage section

Claims (8)

目的とする触媒反応を起こす合金のスクリーニング方法であって、
前記合金を構成する金属元素の候補となる複数の候補元素ごとに、各候補元素で形成された特定の結晶面について、前記触媒反応を構成する複数の素反応における、非吸着状態にある各反応基質の初期状態、終状態、及び遷移状態の各状態、並びに吸着状態にある各反応基質及びそれを構成する各原子のエネルギ及び振動数と、前記触媒反応の温度及びガス分圧と、を含む基礎情報を作成し、
前記複数の候補元素ごとに、前記基礎情報から、前記複数の素反応のそれぞれに対応する複数の活性化エネルギと、前記各状態のエネルギの相対値として得られる複数の差分エネルギと、前記触媒反応の反応速度と、を求め、
前記複数の活性化エネルギを構成する各活性化エネルギと前記複数の差分エネルギを構成する各差分エネルギとについて前記複数の候補元素間の関係から線形性を評価し、前記複数の差分エネルギの中から、前記複数の活性化エネルギのすべてに対して相対的に高い線形性が得られる特徴量エネルギを選択し、
前記複数の候補元素における前記特徴量エネルギ及び前記反応速度を用いて、前記特徴量エネルギに対する前記反応速度の分布を示す分布情報を作成し、
前記分布情報を用いて、前記複数の候補元素のうち少なくとも2つの候補元素を含み、前記合金を構成することで前記反応速度が大きくなる複数の組成を予測し、
前記複数の組成のそれぞれに対応する複数のスラブモデルを作成し、
前記複数のスラブモデルごとに算出したエネルギに基づいて安定性指標を算出し、
前記複数のスラブモデルごとに算出した前記特徴量エネルギを用いて前記分布情報から求めた前記反応速度に基づいて活性指標を算出し、
前記安定性指標及び前記活性指標に基づいて合金を特定する
スクリーニング方法。
A method for screening alloys that cause a desired catalytic reaction, the method comprising:
For each of the plurality of candidate elements that are candidates for the metal elements constituting the alloy, each reaction in a non-adsorbed state in the plurality of elementary reactions that constitute the catalytic reaction for a specific crystal plane formed by each candidate element. Including the initial state, final state, and transition state of the substrate, the energy and vibration frequency of each reaction substrate in the adsorption state and each atom constituting it, and the temperature and gas partial pressure of the catalytic reaction. Create basic information,
For each of the plurality of candidate elements, from the basic information, a plurality of activation energies corresponding to each of the plurality of elementary reactions, a plurality of differential energies obtained as relative values of the energies of each state, and the catalytic reaction. Find the reaction rate and,
Evaluate linearity from the relationship between the plurality of candidate elements for each activation energy forming the plurality of activation energies and each differential energy forming the plurality of differential energies, and evaluate linearity from among the plurality of differential energies. , select a feature energy that provides relatively high linearity for all of the plurality of activation energies;
Using the feature energy and the reaction rate of the plurality of candidate elements, create distribution information indicating a distribution of the reaction rate with respect to the feature energy,
Using the distribution information, predicting a plurality of compositions that include at least two candidate elements among the plurality of candidate elements and that increase the reaction rate by forming the alloy,
Creating a plurality of slab models corresponding to each of the plurality of compositions,
Calculating a stability index based on the energy calculated for each of the plurality of slab models,
calculating an activity index based on the reaction rate determined from the distribution information using the feature amount energy calculated for each of the plurality of slab models ;
Identifying an alloy based on the stability index and the activity index
Screening method.
前記特徴量エネルギは、吸着エネルギを含む
請求項1に記載のスクリーニング方法。
The screening method according to claim 1, wherein the feature amount energy includes adsorption energy.
前記特徴量エネルギは、相互に異なる2つの特徴量エネルギで構成され、
前記分布情報を2次元のヒートマップとして作成する
請求項1又は2に記載のスクリーニング方法。
The feature energy is composed of two mutually different feature energies,
The screening method according to claim 1 or 2, wherein the distribution information is created as a two-dimensional heat map.
前記複数の組成を予測するために、前記分布情報上に目標プロットを設定し、前記少なくとも2つの候補元素のプロットを選択し、前記目標プロットと前記候補元素のプロットとの座標情報を用いて、前記目標プロットに近い前記反応速度が得られる前記少なくとも2つの候補元素及び、その組成比を予測する
請求項1から3のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。
In order to predict the plurality of compositions, a target plot is set on the distribution information, a plot of the at least two candidate elements is selected, and coordinate information between the target plot and the candidate element plot is used, The screening method according to any one of claims 1 to 3, further comprising predicting the at least two candidate elements and their composition ratios that will give the reaction rate close to the target plot.
前記少なくとも2つの候補元素を含む単位胞をデータベースから取得し、取得した単位胞に基づいて前記複数のスラブモデルを作成する、又は、
前記少なくとも2つの候補元素を構成する所定元素について単独で存在するときに安定な結晶構造について第1単位胞モデルを作成し、前記第1単位胞モデルを構成する一部の原子を前記少なくとも2つの候補元素のうちの前記所定元素以外の原子で置換した第2単位胞モデルを作成し、前記第2単位胞モデルに基づいて前記複数のスラブモデルを作成する
請求項1から4のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。
obtaining unit cells containing the at least two candidate elements from a database, and creating the plurality of slab models based on the obtained unit cells, or
A first unit cell model is created for a crystal structure that is stable when existing alone for a predetermined element constituting the at least two candidate elements, and some atoms constituting the first unit cell model are A second unit cell model is created in which atoms of candidate elements other than the predetermined element are substituted, and the plurality of slab models are created based on the second unit cell model. Screening method described in.
前記安定性指標を算出するために、前記少なくとも2つの候補元素に対応するナノ粒子モデルを作成し、前記ナノ粒子モデルについて組成比、及び特定の原子の周辺情報に応じたエネルギを算出し、前記複数のスラブモデルの組成比、及び特定の原子の周辺情報に基づいて、前記複数のスラブモデルのそれぞれに対応する前記ナノ粒子モデルのエネルギを得る
請求項1から5のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。
In order to calculate the stability index, nanoparticle models corresponding to the at least two candidate elements are created, the composition ratio and the energy according to the peripheral information of a specific atom are calculated for the nanoparticle model, and the 6. The method according to claim 1, wherein the energy of the nanoparticle model corresponding to each of the plurality of slab models is obtained based on the composition ratio of the plurality of slab models and peripheral information of a specific atom. Screening method.
目的とする触媒反応を起こす合金のスクリーニングを行う情報処理装置であって、
前記合金を構成する金属元素の候補となる複数の候補元素ごとに、各候補元素で形成された特定の結晶面について、前記触媒反応を構成する複数の素反応における、非吸着状態にある各反応基質の初期状態、終状態、及び遷移状態の各状態、並びに吸着状態にある各反応基質及びそれを構成する各原子のエネルギ及び振動数と、前記触媒反応の温度及びガス分圧と、を含む基礎情報を作成し、
前記複数の候補元素ごとに、前記基礎情報から、前記複数の素反応のそれぞれに対応する複数の活性化エネルギと、前記各状態のエネルギの相対値として得られる複数の差分エネルギと、前記触媒反応の反応速度と、を求め、
前記複数の活性化エネルギを構成する各活性化エネルギと前記複数の差分エネルギを構成する各差分エネルギとについて前記複数の候補元素間の関係から線形性を評価し、前記複数の差分エネルギの中から、前記複数の活性化エネルギのすべてに対して相対的に高い線形性が得られる特徴量エネルギを選択し、
前記複数の候補元素における前記特徴量エネルギ及び前記反応速度を用いて、前記特徴量エネルギに対する前記反応速度の分布を示す分布情報を作成し、
前記分布情報を用いて、前記複数の候補元素のうち少なくとも2つの候補元素を含み、前記合金を構成することで前記反応速度が大きくなる複数の組成を予測し、
前記複数の組成のそれぞれに対応する複数のスラブモデルを作成し、
前記複数のスラブモデルごとに算出したエネルギに基づいて安定性指標を算出し、
前記複数のスラブモデルごとに算出した前記特徴量エネルギを用いて前記分布情報から求めた前記反応速度に基づいて活性指標を算出し、
前記安定性指標及び前記活性指標に基づいて合金を特定する
ことを実行する処理部を具備する
情報処理装置。
An information processing device that screens alloys that cause a desired catalytic reaction,
For each of the plurality of candidate elements that are candidates for the metal elements constituting the alloy, each reaction in a non-adsorbed state in the plurality of elementary reactions that constitute the catalytic reaction for a specific crystal plane formed by each candidate element. Including the initial state, final state, and transition state of the substrate, the energy and vibration frequency of each reaction substrate in the adsorption state and each atom constituting it, and the temperature and gas partial pressure of the catalytic reaction. Create basic information,
For each of the plurality of candidate elements, from the basic information, a plurality of activation energies corresponding to each of the plurality of elementary reactions, a plurality of differential energies obtained as relative values of the energies of each state, and the catalytic reaction. Find the reaction rate and,
Evaluate linearity from the relationship between the plurality of candidate elements for each activation energy forming the plurality of activation energies and each differential energy forming the plurality of differential energies, and evaluate linearity from among the plurality of differential energies. , select a feature energy that provides relatively high linearity for all of the plurality of activation energies;
Using the feature energy and the reaction rate of the plurality of candidate elements, create distribution information indicating a distribution of the reaction rate with respect to the feature energy,
Using the distribution information, predicting a plurality of compositions that include at least two candidate elements among the plurality of candidate elements and that increase the reaction rate by forming the alloy,
Creating a plurality of slab models corresponding to each of the plurality of compositions,
Calculating a stability index based on the energy calculated for each of the plurality of slab models,
calculating an activity index based on the reaction rate determined from the distribution information using the feature amount energy calculated for each of the plurality of slab models ;
Identifying an alloy based on the stability index and the activity index
An information processing device including a processing unit that performs the following operations.
目的とする触媒反応を起こす合金のスクリーニングのためのプログラムであって、
前記合金を構成する金属元素の候補となる複数の候補元素ごとに、各候補元素で形成された特定の結晶面について、前記触媒反応を構成する複数の素反応における、非吸着状態にある各反応基質の初期状態、終状態、及び遷移状態の各状態、並びに吸着状態にある各反応基質及びそれを構成する各原子のエネルギ及び振動数と、前記触媒反応の温度及びガス分圧と、を含む基礎情報を作成し、
前記複数の候補元素ごとに、前記基礎情報から、前記複数の素反応のそれぞれに対応する複数の活性化エネルギと、前記各状態のエネルギの相対値として得られる複数の差分エネルギと、前記触媒反応の反応速度と、を求め、
前記複数の活性化エネルギを構成する各活性化エネルギと前記複数の差分エネルギを構成する各差分エネルギとについて前記複数の候補元素間の関係から線形性を評価し、前記複数の差分エネルギの中から、前記複数の活性化エネルギのすべてに対して相対的に高い線形性が得られる特徴量エネルギを選択し、
前記複数の候補元素における前記特徴量エネルギ及び前記反応速度を用いて、前記特徴量エネルギに対する前記反応速度の分布を示す分布情報を作成し、
前記分布情報を用いて、前記複数の候補元素のうち少なくとも2つの候補元素を含み、前記合金を構成することで前記反応速度が大きくなる複数の組成を予測し、
前記複数の組成のそれぞれに対応する複数のスラブモデルを作成し、
前記複数のスラブモデルごとに算出したエネルギに基づいて安定性指標を算出し、
前記複数のスラブモデルごとに算出した前記特徴量エネルギを用いて前記分布情報から求めた前記反応速度に基づいて活性指標を算出し、
前記安定性指標及び前記活性指標に基づいて合金を特定する
ことを情報処理装置に実行させるプログラム。
A program for screening alloys that cause a desired catalytic reaction,
For each of the plurality of candidate elements that are candidates for the metal elements constituting the alloy, each reaction in a non-adsorbed state in the plurality of elementary reactions that constitute the catalytic reaction for a specific crystal plane formed by each candidate element. Including the initial state, final state, and transition state of the substrate, the energy and vibration frequency of each reaction substrate in the adsorption state and each atom constituting it, and the temperature and gas partial pressure of the catalytic reaction. Create basic information,
For each of the plurality of candidate elements, from the basic information, a plurality of activation energies corresponding to each of the plurality of elementary reactions, a plurality of differential energies obtained as relative values of the energies of each state, and the catalytic reaction. Find the reaction rate and,
Evaluate linearity from the relationship between the plurality of candidate elements for each activation energy forming the plurality of activation energies and each differential energy forming the plurality of differential energies, and evaluate linearity from among the plurality of differential energies. , select a feature energy that provides relatively high linearity for all of the plurality of activation energies;
Using the feature energy and the reaction rate of the plurality of candidate elements, create distribution information indicating a distribution of the reaction rate with respect to the feature energy,
Using the distribution information, predicting a plurality of compositions that include at least two candidate elements among the plurality of candidate elements and that increase the reaction rate by forming the alloy,
Creating a plurality of slab models corresponding to each of the plurality of compositions,
Calculating a stability index based on the energy calculated for each of the plurality of slab models,
calculating an activity index based on the reaction rate determined from the distribution information using the feature amount energy calculated for each of the plurality of slab models ;
Identifying an alloy based on the stability index and the activity index
A program that causes an information processing device to perform a certain task.
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WO2022138270A1 (en) 2020-12-22 2022-06-30 田中貴金属工業株式会社 Core-shell catalyst for oxygen reduction reaction and method of designing catalyst

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200168300A1 (en) 2018-11-27 2020-05-28 California Institute Of Technology Screening methods and related catalysts, materials, compositions, methods and systems
WO2022138270A1 (en) 2020-12-22 2022-06-30 田中貴金属工業株式会社 Core-shell catalyst for oxygen reduction reaction and method of designing catalyst

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YU,Ya-Xin, et al.,High-Throughput Screening of Alloy Catalysts for Dry Methane Reforming,ACS Catalysis,2021年,Vol. 11,p.8881-8894,DOI: 10.1021/acscatal.0c04911

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