Schrödinger の全世界のオフィスは、社員全員が休息を取り、リフレッシュするための全社的な取り組みの一環として、8月17日から21日までの1週間、休業いたします。この期間中は、お問い合わせへの対応が制限される場合がございますので、あらかじめご了承ください。科学・技術サポートチームのメンバーは、緊急のサポート案件への対応のみ行います。

LiveDesign 有機エレクトロニクス向け

分子モデリング、機械学習、エンタープライズ・インフォマティクスを融合させ、研究開発を加速させる

Schrödingerの「LiveDesign 」は、研究開発チーム全体において、新素材や改良された配合に関するデジタル設計プロセスを広く活用できるようにするための、柔軟でクラウドネイティブな作業環境です。 単一のWebベースのプラットフォームから、チームは物理ベースのモデリング、高度なケミインフォマティクス、化学知見に基づく機械学習、仮想設計・解析技術、およびプロジェクトデータにアクセスできます。有機エレクトロニクス向けに特別に設計された機能により、科学者はOLED材料の研究開発プロセスのあらゆる段階(アイデア創出、実行、データ分析・処理、データ保存、プロジェクト管理)において、LiveDesign の力を活用することができます。

概要

ワンクリックで、高性能な分子・薄膜シミュレーションや機械学習ワークフローを利用可能

  • 自動化されたワークフローを活用し、ワンクリックで材料の光電子特性を正確に予測
  • 統合された機械学習技術を活用した大規模な物件スクリーニングにより、広大な化合物空間 を探索しましょう

サードパーティのデータやスクリプトとのプラグアンドプレイ機能により、効率的なデータ管理と処理を実現

  • ELN/データベースから実験データを自動的に取り込む
  • Python、bash、Perl など、サードパーティ製または自社開発のプログラムやスクリプトと連携できます。
  • フォームビューを通じて、複雑なデータセットを柔軟に可視化できるようにする

材料化学およびデバイスデータのリアルタイム共同管理

  • チームやパートナー間で大規模な化学データを安全かつ即座に共有し、コラボレーションを促進し、イノベーションを後押しし、意思決定の質向上を支援します

材料化学とデバイス性能の直感的な可視化

  • 実験データまたはコンピュータシミュレーションデータを用いて、デバイスの構成を可視化する
  • デバイスのアーキテクチャと性能に関する知見を得て、意思決定プロセスを迅速化し、研究開発のスケジュールを前倒しする

 

事例研究: LIVEDESIGN を活用して、より優れた有機エレクトロニクスを迅速に設計する

使いやすい自動化ワークフローを用いた、QLED用正孔輸送材料の高スループットスクリーニング

溶液プロセスによるコロイド量子ドット発光ダイオード(QLED)は、光電子応用分野において大きな注目を集めている。しかし、QLEDデバイスの普及には大きな障壁が存在する。 一般的に使用される量子ドット(QD)と従来の正孔輸送材料(HTM)との間のエネルギー準位の不一致は、発光層(EML)内の電荷キャリアの不均衡を引き起こし、その結果、OLEDデバイスの効率低下を招く。本研究では、約9,000の候補物質からなる広範な材料ライブラリ に対し、高スループット密度汎関数理論(DFT )計算を行い、深いHOMO準位を特徴とする有望な材料同定 を特定した。

Schrödingerの「LiveDesign 」は、あらゆる規模の材料ライブラリに対して高スループットの量子力学計算を行い、その光電子特性を予測することを可能にします。ワンクリックでシミュレーションを実行できるため、軌道エネルギーや再編成エネルギーといった主要な電子特性を、物理モデルに基づいて自動的に推定できます。既知の分子化合物群について、DFT による予測値から得られたHOMOエネルギーを実験測定値と比較したところ、良好な一致(R²=0.93)が確認され、DFT 法が有効であることが実証されました。これにより、軌道エネルギーの堅牢かつ正確な予測が保証されます。

For high-throughput screening of the 9,000 compound library, we employed an automated workflow available in LiveDesign. First, we selected the compounds with hole reorganization energies less than 0.2 eV, see upper-right plot in Figure 1. Next, LiveDesign enables narrowing down our materials search further to those with a deep HOMO level (< -6.4 eV), and high LUMO level (> -3.0 eV), see lower-right plot in Figure 1. We search for materials with LUMO levels higher than -3.0 eV to ensure a significant energy mismatch with the conduction band of QDs (−4.0 eV), blocking electron injection from the light-emitting layer to the HTM. The chemical structures and properties of the top candidates are shown in the left panel in Figure 1.

複雑なデータセットを柔軟に可視化することで、ビッグデータの高速処理が可能となり、後処理による調査やさらなる実験に向けた有望な候補の特定と選定が加速されます。LiveDesign は、多パラメータ分析機能により、上位の候補を迅速に絞り込み、求める特性にぴったり合った候補を発見することを可能にします。

 

図1.QLED向けのHTL材料候補の直感的な可視化。

事例研究: LIVEDESIGN を活用して、より優れた有機エレクトロニクスを迅速に設計する

熱活性化遅延蛍光(TADF)発光体の迅速なスクリーニングのための機械学習

TADF emitters are a promising class of molecules for achieving high quantum efficiencies in OLEDs. In such emitters, the energetic separation between the S1 and T1 excited states (ΔEST) needs to be small (< 0.2 eV), which allows reverse intersystem crossing to up-convert the T1 state to the emissive S1 state. Tuning ΔEST allows for higher efficiency light emission in the form of delayed fluorescence.

一連のTADF分子の実験データをLiveDesign にインポートし、統合された機械学習ワークフローを用いて、定量的構造-特性相関(QSPR)モデルを構築しました。その後、この機械学習モデルを用いて、上記のケーススタディで使用された9,000分子のライブラリ について、ΔESTを予測しました。

After plotting the distribution of predicted ΔEST for the compounds (Figure 2, right plot), we selected the ones with ΔEST < 0.2. The corresponding material structures and properties are shown on the left side.

このケーススタディは、ΔESTを迅速に推定するために機械学習モデルを活用する方法に焦点を当てた詳細な考察を提供していますが、あくまで一例に過ぎません。このプラットフォームは、多様な材料クラスや幅広い用途に合わせてシームレスにカスタマイズできるよう設計されており、数多くの科学的・産業的課題に対処する上での適応性と汎用性を示しています。

 

図2.『LiveDesign 』におけるTADF発光体候補の複雑なデータセットの柔軟な可視化。

事例研究: LIVEDESIGN を活用して、より優れた有機エレクトロニクスを迅速に設計する

アイデア創出のためのOLEDデバイスの可視化構造

電子デバイスの効率および総合的な性能は、キャリア注入、電荷移動度、デバイス構造など、さまざまな要因の影響を受けます。具体的には、高効率OLEDでは、正孔注入・輸送層(HIL/HTL)、発光層(EML)、および電子注入・輸送層(EIL/ETL)から構成される多層デバイス構造 が採用されています。 このような多層デバイスは、層間のキャリア注入障壁を最小限に抑えることを重要な基準とし、適切な分子軌道エネルギー準位および励起状態エネルギーを持つ材料の使用を必要とするため、深刻な課題となっている。

Schrödingerの「LiveDesign 」を使用することで、最先端のシミュレーション手法を活用し、層の厚さ、軌道準位、ドーパント濃度、励起状態エネルギーを考慮して、潜在的なデバイスの構成を調査することが可能になります。図3に示すように、我々はさまざまなOLED材料のデータ(実験値またはシミュレーションによる特性)を用いて、層間のエネルギーミスマッチを迅速にスクリーニングするためのOLEDデバイス構造の候補を可視化しました。 エネルギー準位の不整合はOLEDデバイスにおいて重要な要素であり、発光層における電荷再結合や、デバイスの発色や分子間エネルギー移動の可能性を決定づける構成要素の励起状態エネルギーに影響を与えます。LiveDesign におけるこのアプローチにより、科学者たちは情報を迅速に共有し、効率的に議論を行い、より高性能な次世代OLEDの設計に向けた次のステップへと進むことが可能になります。

 

図3. LiveDesign において、個々の材料の実験値またはシミュレーション値を用いて、プロトタイプデバイスの構造を構築・可視化する。

概要

Schrödinger LiveDesign は、研究開発チーム全体にわたる有機エレクトロニクスの設計に向けた包括的なソリューションを提供します。物理ベースのシミュレーションと機械学習を統合した は、有機エレクトロニクス材料の物性予測や大規模スクリーニングのための効率的なシミュレーションを実現する、使いやすいポータルとして機能します。LiveDesign

一方、「LiveDesign 」は、チームがデータを共有・管理・処理するための効率的なツールであり、コラボレーションとイノベーションのプロセスを加速させます。さらに、有機エレクトロニクス向けに設計されたモジュールにより、科学者は有機電子デバイスを可視化し、デバイスの性能に関する知見を得ることができます。

組織のニーズに応えるソフトウェアとサービス

ソフトウェアプラットフォーム

物理ベースの分子モデリング、機械学習、チームコラボレーションを基盤とした、包括的で使いやすいプラットフォームを活用し、デジタル材料探索ワークフローを導入しましょう。

研究支援サービス

Schrödingerの専門的な計算科学者の知見を活用し、材料の発見・開発プロセスの重要な段階を支援します。

サポートとトレーニング

初心者から経験豊富なユーザーまでを対象に設計された、専門家のサポート、学習教材、およびトレーニングリソースをご利用いただけます。