スーパーコンピュータを駆使して次世代太陽電池を365体育直播_欧洲杯投注网#

2024.12.06

【学生インタビュー】理学365体育直播_欧洲杯投注网#科数理?物性構造科学専攻博士課程前期1年 大竹真愛さん

理学365体育直播_欧洲杯投注网#科数理?物性構造科学専攻1年の大竹真愛（おおたけまい）さんは、次世代の太陽電池として注目されるぺロブスカイト型太陽電池について365体育直播_欧洲杯投注网#をされています。これまでに複数の学会でポスター賞を受賞された、大竹さんの365体育直播_欧洲杯投注网#と学生生活について伺いました。

私は「第一原理計算を用いたSn/Geダブルペロブスカイト型太陽電池材料の欠陥構造に関する理論的365体育直播_欧洲杯投注网#」をテーマに学部4年次から365体育直播_欧洲杯投注网#を行っています。ペロブスカイト型太陽電池は、次世代の太陽電池として注目されており、開発者の一人である桐蔭横浜大学の宮坂力（みやさかつとむ）先生はたびたびノーベル賞の受賞候補としても名前が挙がります。
ペロブスカイト型太陽電池は、住宅の屋根などに設置するソーラーパネルに代表されるシリコン型の太陽電池に比べて、製造コストが安価なうえ、薄く柔軟性があるため、衣服や窓ガラスなどに貼り付けて使用できる使い勝手の良さが魅力で、今後の実用化が期待されています。
ペロブスカイトとは、結晶構造の一種です。現存するペロブスカイト型太陽電池では、その構造に鉛を用いることが多いのですが、鉛は毒性が強いので、製造や廃棄の際にどう対策するかが問題になってしまいます。そこで、私の365体育直播_欧洲杯投注网#では鉛の代替として、より環境に優しいスズ（Sn）を用いたペロブスカイト構造に着目して365体育直播_欧洲杯投注网#を進めています。スズペロブスカイト型太陽電池の課題は、鉛に比べるとペロブスカイト結晶内の欠陥が原因で、太陽光から電気エネルギーへの変換効率が下がってしまうことです。そのためエネルギー変換効率の低さを改善するために、結晶内にあるスズを一定の割合でゲルマニウム（Ge）に置換することで、どう変化が起きるかを、スーパーコンピュータで計算しています。私の365体育直播_欧洲杯投注网#テーマ内にある「第一原理計算」とは、簡潔に言うと「最も基本的な（理論的な）計算」＝「スーパーコンピュータを用いた計算」といった意味です。

私の365体育直播_欧洲杯投注网#では、分子科学365体育直播_欧洲杯投注网#所と東京大学物性365体育直播_欧洲杯投注网#所にある2つのスーパーコンピュータを遠隔で使用して365体育直播_欧洲杯投注网#を行っています。物質の電子構造や光学特性、安定性などが計算でき、予測できます。私のような365体育直播_欧洲杯投注网#は「理論系」と呼ばれますが、実験を行う「実験系」の365体育直播_欧洲杯投注网#と比べると条件やパターンを変えて計算するとどのような差異が生じるかを細かく何度も解析できる点が面白いところです。ただ、スーパーコンピュータを使うのも当然タダではなく、年間の予算も決まっているため、365体育直播_欧洲杯投注网#計画をどう立てるかが重要になります。
私は学部4年次から村岡梓（むらおかあずさ）教授の365体育直播_欧洲杯投注网#室に所属しています。現在も授業やゼミもあるため、大学には週5で通っています。365体育直播_欧洲杯投注网#室には学部4年生から博士課程後期の先輩までが所属しており、みんな仲が良いです。365体育直播_欧洲杯投注网#に疲れたら、室内にある大テーブルにお菓子を持ち寄って集まり、お互いの365体育直播_欧洲杯投注网#進捗を報告し合ったりしています。村岡先生も普段は隣の個人365体育直播_欧洲杯投注网#室にいらっしゃいますが「調子はどう？」と365体育直播_欧洲杯投注网#室をよく覗きに来て、私たちのことを気にかけてくれています。
土日は、共同365体育直播_欧洲杯投注网#者の先生におすすめしていただいた量子物理の本を読んだりしていることが多いので、今は365体育直播_欧洲杯投注网#漬けの毎日といった感じです。

母親や高校の先生からの勧めもあって日本女子大学数物情報科学科への進学を決めました。数学と物理の両方を学べる点が決め手の1つでした。当初は3年次のコース選択で数学コースを選ぼうと思っていましたが、物理系の実験授業を受けるうちに高校時代よりもさらに物理の面白さ、奥深さを知ることができ、物理コースを選択することにしました。少人数の授業で先生方のサポートが手厚かったこと、気になったことはすぐに先生に質問でき、丁寧なフィードバックがいただけることが、より物理が好きになった理由だと思います。数物情報科学科は、学生もみんな穏やかだけど自分の軸をしっかり持っていて、意見を出し合いやすい雰囲気も私には合っていました。
学部3年次に、4年生が取り組んでいる365体育直播_欧洲杯投注网#の中間発表に参加したのですが、ペロブスカイトについて365体育直播_欧洲杯投注网#されている先輩が理路整然と、とても楽しそうに発表している姿を見て、同じようにペロブスカイトについて365体育直播_欧洲杯投注网#したら楽しいだろうなと、365体育直播_欧洲杯投注网#テーマと365体育直播_欧洲杯投注网#室を決めました。父も博士課程を修了しており、中学生の頃から私も大学院に行くのだろうなと思っていたので、修士課程に進学し、365体育直播_欧洲杯投注网#を続けることは自然な流れでした。

村岡365体育直播_欧洲杯投注网#室は他の365体育直播_欧洲杯投注网#室や他大学に比べても学会に参加する機会が多いと思います。学会で発表すると私の365体育直播_欧洲杯投注网#に興味のある方が聞きに来てくれて、普段関わることがない方とも議論ができます。さまざまな分野の専門の方が話すことで、自身の成長にも繋がりますし、こういう考え方もあるのだと知る事もできます。学会参加は365体育直播_欧洲杯投注网#をするうえでの楽しみのひとつになっています。
これまでにコンピュータ化学会2023年秋季年会、コンピュータ化学会2024年春季年会、第8回日本?チェコ?スロバキア理論化学国際シンポジウム(JCS8)でポスター賞をいただくことができました。とくにJCS8では発表も質疑応答もすべて英語で行い、その結果賞をいただくことができとても嬉しかったです。
学会などで私の365体育直播_欧洲杯投注网#について議論をするときは、「すべての時間を費やしているのだから自分の365体育直播_欧洲杯投注网#を一番理解しているのは自分だ」と自信をもって話すようにしています。「ちょっとこれはおかしくない？」と言われても、強気で「いやいやいや」と言えることが大事かなと（笑）。
もともとは発表するにも声が震えてしまうぐらいあがり症だったのですが、経験を重ねるうちに学会で賞をもらえるまでになりました。この夏にインターンにも参加したのですが、そこでも堂々とプレゼンができている自分に驚いて、大学生になってからの自身の成長を感じています。
今後は博士課程後期に進んで理論計算を用いて材料の物性365体育直播_欧洲杯投注网#を続け、より365体育直播_欧洲杯投注网#者としてレベルアップし、将来的には365体育直播_欧洲杯投注网#に携わる職に就きたいと考えています。
365体育直播_欧洲杯投注网#には失敗がつきものです。失敗しても何回も試行錯誤して粘り強く考え続けることが、理系の365体育直播_欧洲杯投注网#では大事なマインドだと思います。間違ってしまってもいいので、自分自身で物事を掘り下げ、効率を度外視して、粘り強く考えて、手を動かす。それがきっと自身の成長につながるのではないでしょうか。