マテリアルズインフォマティクスを活用した低環境負荷防食剤の開発に着手

栗田工業株式会社

Fracta Leap株式会社

栗田工業株式会社（本社：東京都中野区、社長：江尻 裕彦、以下クリタ）と、水処理に関するデジタル技術を専業とするFracta Leap株式会社（本社：東京都新宿区、社長：北林 康弘、以下：Fracta Leap）及びクリタの海外連結子会社であるクリタ・ヨーロッパGmbH.は、水処理向け材料開発分野におけるイノベーション創出の効率化と迅速化に向けマテリアルズインフォマティクス（Materials Informatics：MI）*1を導入し、これを活用した低環境負荷の防食剤*2（以下新防食剤）の開発に着手しました。

クリタとFracta Leapは共同で、水処理における画期的なデジタルソリューションの構築を目指す「メタ・アクアプロジェクト」を推進しています。本プロジェクトでは、機械学習・シミュレーション技術などを駆使することで、水処理の設計・生産と運転管理における効率化・高度化を実現し、お客様に最先端の価値を提供しています。このたび、材料開発分野においても機械学習を活用し、材料探索を効率化・高度化することを目的としてMIを導入しました。

クリタグループが連携して行ったMI適用検証の結果を踏まえ、新防食剤の開発を開始しました。一般的に冷却水系の防食剤には、リンや亜鉛、窒素系化合物が使用されており、安全性への懸念から、近年オランダをはじめとした欧州各国で、これらの物質の使用に対する規制強化の動きがあります。従来製品の代替となる新防食剤を迅速に開発するためには、その材料を効率的に探索する必要がありました。

新防食剤の開発においては、外部データベースに登録されている数百万規模の分子情報から、MIによる機械学習により有望な候補材料を絞り込むことで、探索・分析が飛躍的に高速化しました。人手による従来の手法では探索範囲が数百分子規模であったのに対し、MIの活用によりその1万倍にあたる数百万分子規模の範囲を高速で探索することが可能になりました。

また、半導体製造における材料溶解制御*3の分野でもMIの先行的な効果検証を行った結果、すでに人手を主とした探索よりも優れた探索結果が生まれています。今後は、スピードが求められる半導体産業をはじめ、水処理向け材料開発分野にMIを広く適用することで、クリタグループにおける基盤技術の強化を図り、節水、GHG（温室効果ガス）排出削減、および資源循環に寄与するソリューションの創出・提供を加速し、持続可能な社会の実現に貢献してまいります。

【図1　MIによる材料探索の高度化プロセス】

注

*1 「マテリアルズインフォマティクス（MI）」…機械学習などの情報科学（インフォマティクス）を用いて、有機材料、無機材料、金属材料など様々な材料開発の効率を高める取り組み。材料の膨大なデータを機械学習で解析することで材料設計や新材料探索の期間を短縮できることなどが期待されている。

*2 「防食剤」…冷却水系の防食剤として、リンや亜鉛、アゾール化合物が一般的に使用されている。近年、オランダをはじめ欧州各国において、これらの素材の使用に対する規制強化の動きがあり、環境低負荷の防食剤への代替が求められている。

*3 「溶解制御」…例えば次世代半導体製造工程のひとつであるウェハ接合工程において、銅配線の溶解制御が課題のひとつとなっている。今後も銅に続く新たな材料の溶解制御ニーズが生じると考えられ、MIを活用した開発スピードの向上を目指している。

＜参考：各社ホームページURL＞

栗田工業株式会社            https://www.kurita.co.jp/

Fracta Leap株式会社       https://fracta-leap.com/