ポイント
- 機械学習が迫る反応の謎：機械学習を駆使したシミュレーションにより、加圧時に材料表面が一時的に液状化し、水素を効率的に取り込む全く新しい反応メカニズムを発見。
- 画期的成果：このシミュレーションにより、従来と比べ飛躍的に水素貯蔵能力を高めた「スーパーハイドライド」の合成過程を理論的に解明することに成功。
- 未来技術への扉：スーパーハイドライドは、水素社会実現の鍵となる高効率水素貯蔵材料や次世代超伝導材料開発に革命をもたらす可能性を秘めています。
東京大学 大学院工学系研究科の佐藤 龍平 助教と、東北大学 材料科学高等研究所（WPI-AIMR） 所長・折茂 慎一 教授（金属材料研究所 兼務）、李 昊 教授、ケンブリッジ大学 クリス・ピッカード 教授らによる国際研究チームは、最先端の機械学習を駆使して「スーパーハイドライド」と呼ばれる超高密度水素化物の合成反応を再現することに成功しました。
研究チームは、未知の反応経路にも対応可能な高度な機械学習ポテンシャルを第一原理計算に基づいて構築し、カルシウム水素化物（CaH₂）が高温・高圧環境下でカルシウムスーパーハイドライド（CaH₄）へと劇的に変化する過程を分子動力学シミュレーションで可視化することに成功しました。これにより、材料表面が一時的に液状化して水素を効率的に取り込み、最終的に固体化する反応経路が明らかになりました。この液状化促進メカニズムは、圧力と水素化反応によって引き起こされる普遍的な反応機構であると示唆されています。
この成果により、従来の水素化物と比較して飛躍的に多くの水素を貯蔵できるスーパーハイドライドの精密制御を可能にし、次世代水素貯蔵材料への応用というブレイクスルーをもたらすことが期待されます。さらに、未知の化学反応経路を予測する機械学習の新しい応用事例としても、材料科学の未来を開く先駆的意義を持ちます。
本研究成果は、2025年5月29日（米国東部時間）に「Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)」にて掲載されました。
本研究は、JST 革新的GX技術創出事業（GteX）「革新水素貯蔵－水素反応の精密解析とデジタル技術の援用－（課題番号：JPMJGX23H1）」およびJSPS 科研費「若手研究（課題番号：JP23K13542）」の支援により実施されました。また、本研究の計算は東京大学 物性研究所および東北大学 サイバーサイエンスセンターのスーパーコンピューターを利用し行われました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 PDF（614KB）
＜論文タイトル＞
- “Surface melting-driven hydrogen absorption for high-pressure polyhydride synthesis”
- DOI：10.1073/pnas.2413480122
＜お問い合わせ先＞
-
＜研究に関すること＞
佐藤 龍平（サトウ リュウヘイ）
東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 助教
Tel：03-5841-7119
E-mail：r-sato
g.ecc.u-tokyo.ac.jp折茂 慎一（オリモ シンイチ）
東北大学 材料科学高等研究所（WPI-AIMR） 所長
Tel：022-215-2093
E-mail：shin-ichi.orimo.a6tohoku.ac.jp -
＜JST事業に関すること＞
波羅 仁（ハラ マサシ）
科学技術振興機構 未来創造研究開発推進部 GteX推進グループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町7 K's五番町
Tel：03-3512-3543 Fax：03-3512-3533
E-mail：gtexjst.go.jp -
＜報道担当＞
東京大学 大学院工学系研究科 広報室
Tel：03-5841-0235
E-mail：kouhoupr.t.u-tokyo.ac.jp東北大学 材料科学高等研究所（WPI-AIMR） 広報戦略室
Tel：022-217-6146
E-mail：aimr-outreachgrp.tohoku.ac.jp科学技術振興機構 広報課
〒102-8666 東京都千代田区四番町5番地3
Tel：03-5214-8404 Fax：03-5214-8432
E-mail：jstkohojst.go.jp