Details of the Researcher

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Kairi Masuda
Section
Institute for Materials Research
Job title
Assistant Professor
e-Rad No.
81017896

Research History 4

  • 2025/03 - Present
    東北大学金属材料研究所 助教

  • 2023/02 - 2025/02
    ペンシルバニア大学 ポスドク（海外特別研究員）

  • 2021/10 - 2023/02
    オックスフォード大学 ポスドク（学振PD）

  • 2021/04 - 2021/09
    日本学術振興会特別研究員(DC2)

Education 3

  • 京都大学 工学研究科 機械理工学専攻 博士課程

    2019/04 - 2021/09

  • 京都大学 工学研究科 機械理工学専攻 修士課程

    2016/04 - 2018/03

  • 京都大学 工学部物理 工学科

    2012/04 - 2016/03

Research Interests 4

  • 材料欠陥

  • 強誘電体

  • 分子動力学法

  • フェーズフィールド法

Research Areas 2

  • Manufacturing technology (mechanical, electrical/electronic, chemical engineering) / Machine materials and mechanics /

  • Nanotechnology/Materials / Inorganic materials /

Papers 15

  1. Ab Initio Grand Canonical Monte Carlo Calculation of Grain Boundary Composition and Structure Peer-reviewed

    Kairi Masuda, Aaron M. Schankler, Songsong Zhou, Andrew M. Rappe

    The Journal of Physical Chemistry C　129　(47)　21305-21314　2025/11/19

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.jpcc.5c06982 　

    ISSN： 1932-7447

    eISSN： 1932-7455

  2. Atomic-scale phase-field modeling for ferroelectrics Peer-reviewed

    Kairi Masuda, Andrew M. Rappe

    Physical Review B　112　(5)　2025/08/26

    Publisher: American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/ngky-crt4 　

    ISSN： 2469-9950

    eISSN： 2469-9969

  3. Towards the genomic sequence code of DNA fragility for machine learning

    Patrick Pflughaupt, Adib A. Abdullah, Kairi Masuda, Aleksandr B. Sahakyan

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH　52　(21)　12798-12816　2024/10/23

    DOI： 10.1093/nar/gkae914 　

    ISSN： 0305-1048

    eISSN： 1362-4962

  4. Phase field modeling for atoms Peer-reviewed

    Kairi Masuda, Andrew M. Rappe

    PHYSICAL REVIEW B　110　(10)　2024/09/16

    DOI： 10.1103/PhysRevB.110.104107 　

    ISSN： 2469-9950

    eISSN： 2469-9969

  5. Quantum mechanical electronic and geometric parameters for DNA k-mers as features for machine learning

    Kairi Masuda, Adib A. Abdullah, Patrick Pflughaupt, Aleksandr B. Sahakyan

    SCIENTIFIC DATA　11　(1)　2024/08/22

    DOI： 10.1038/s41597-024-03772-5 　

    eISSN： 2052-4463

  6. Ultrasmall Polar Skyrmions and Merons in SrTiO3 Heterostructures by Polaron Engineering

    Tao Xu, Yuuki Ichiki, Kairi Masuda, Yu Wang, Hiroyuki Hirakata, Takahiro Shimada

    ACS NANO　17　(11)　10836-10843　2023/05/31

    DOI： 10.1021/acsnano.3c02481 　

    ISSN： 1936-0851

    eISSN： 1936-086X

  7. Emergence of non-trivial polar topologies hidden in singular stress field in SrTiO3: topological strain-field engineering

    Takahiro Shimada, Yu Wang, Takayuki Hamaguchi, Kohta Kasai, Kairi Masuda, Le Van Lich, Tao Xu, Jie Wang, Hiroyuki Hirakata

    JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER　33　(50)　2021/12/15

    DOI： 10.1088/1361-648X/ac28c1 　

    ISSN： 0953-8984

    eISSN： 1361-648X

  8. Ferroelectric nanoscale logic gates by mixed dislocations in SrTiO3

    Kairi Masuda, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura

    PHYSICAL REVIEW B　104　(5)　2021/08/04

    DOI： 10.1103/PhysRevB.104.054104 　

    ISSN： 2469-9950

    eISSN： 2469-9969

  9. Dynamical topology in ferroelectric nanostructures by 1/2[1(1)over-bar0](110) dislocations in SrTiO3

    Kairi Masuda, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura

    PHYSICAL REVIEW B　103　(5)　2021/02/24

    DOI： 10.1103/PhysRevB.103.054114 　

    ISSN： 2469-9950

    eISSN： 2469-9969

  10. Ferroic dislocations in paraelectric SrTiO3

    Takahiro Shimada, Kairi Masuda, Youhei Hagiwara, Naoki Ozaki, Tao Xu, Jie Wang, Takayuki Kitamura

    PHYSICAL REVIEW B　103　(6)　2021/02/03

    DOI： 10.1103/PhysRevB.103.L060101 　

    ISSN： 2469-9950

    eISSN： 2469-9969

  11. In situ TEM observation of nanodomain mechanics in barium titanate under external loads

    Takashi Sumigawa, Ken Hikasa, Akihisa Kusunose, Hiroki Unno, Kairi Masuda, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura

    PHYSICAL REVIEW MATERIALS　4　(5)　2020/05/19

    DOI： 10.1103/PhysRevMaterials.4.054415 　

    ISSN： 2475-9953

  12. Periodically-arrayed ferroelectric nanostructures induced by dislocation structures in strontium titanate

    Kairi Masuda, Le Van Lich, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura

    PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS　21　(41)　22756-22762　2019/11/07

    DOI： 10.1039/c9cp04147h 　

    ISSN： 1463-9076

    eISSN： 1463-9084

  13. Topological ferroelectric nanostructures induced by mechanical strain in strontium titanate

    Kairi Masuda, Lich Le Van, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura

    PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS　21　(40)　22420-22428　2019/10/28

    DOI： 10.1039/c9cp03802g 　

    ISSN： 1463-9076

    eISSN： 1463-9084

  14. Periodically-arrayed ferroelectric nanostructures induced by strain concentration in SrTiO$_3$

    Kairi MASUDA, Le Van Lich, Takahiro SHIMADA, Takayuki KITAMURA

    Transactions of the JSME (in Japanese)　85　(876)　19-00175　2019

    Publisher: Japan Society of Mechanical Engineers

    DOI： 10.1299/transjsme.19-00175 　

    eISSN： 2187-9761

  15. Continuum thermodynamics of unusual domain evolution-induced toughening effect in nanocracked strontium titanate

    Le Van Lich, Takahiro Shimada, Jie Wang, Kairi Masuda, Tinh Quoc Bui, Van-Hai Dinh, Takayuki Kitamura

    ENGINEERING FRACTURE MECHANICS　190　232-244　2018/03/01

    DOI： 10.1016/j.engfracmech.2017.12.030 　

    ISSN： 0013-7944

    eISSN： 1873-7315

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Presentations 2

  1. 機械学習によるHfO$_2$の三次元ランダウ関数の構築とオンデマンド型フェーズフィールド法の開発

    田村 友佑, 益田 快理, 熊谷 悠

    第73回応用物理学会春季学術講演会　2026/03/18

  2. 原子スケールフェーズフィールド法の開発

    益田 快理, 熊谷 悠

    第73回応用物理学会春季学術講演会　2026/03/15

Research Projects 2

  1. On-demand phase-field modeling

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

    Institution: Tohoku University

    2025/07/31 - 2027/03/31

  2. 転位固有のひずみ集中場を用いたナノ強誘電演算素子の力学的創出

    益田 快理

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 特別研究員奨励費

    Institution: 京都大学

    2021/04/28 - 2023/03/31

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    申請者は自身の研究を分野外に広げるためにイギリスに渡り、オックスフォード大学の計算生物学の研究者であるAleksandr Sahakyan教授と共にDNAに関する研究を行った。得られた結果を以下にまとめる。 (1)DNAの量子力学的特徴量のデータセットの作成: DNAはアデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン(T)の4種類のヌクレオチドが積層した構造である。先行研究の結果から、AAAAAAAといった7つのヌクレオチドが積層した7-mer DNAが生物学上重要であることが分かっている。このことから、総計4の7乗=16384のDNAの分子モデル(AAAAAAA, AAAAAAC, …)を作りだし、これらの全てに対して量子化学計算を行った。つまり、大規模量子化学計算を行い、DNAのHOMOやLUMOといった量子力学的な特徴量に関する包括的なデータセットを作った。 (2) 機械学習によるDNAの置換率予測モデルの作成: DNAは様々な理由で突然変異を起こし、AAAAAAA→AAACAAAといったヌクレオチドの置換が起こる。このヌクレオチドの置換は生物の進化やガンの発生と密接に関わっており、そのメカニズムを明らかにすることは非常に大切である。先行研究から、このDNAの置換率の包括的なデータセットが作成されている。この置換率のデータセットを上で述べた量子化学計算のデータセットをと組み合わせた。これを機械学習させてHOMOやLUMOといった量子力学的な特徴量からDNAの置換率を予測する決定木モデルを作成した。実際に使用してみると、この決定木は精度よく置換率を予測することができた。これはつまり、DNAの置換、つまり生物の進化やガンの発生等に量子力学が大きな役割を果たしていることを示している。