東北大学研究者紹介

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マスダ　カイリ

益田　快理

Kairi Masuda

所属

金属材料研究所　材料プロセス・評価研究部　複合機能材料学研究部門

職名

助教

学位

博士（工学）（京都大学）
修士（工学）（京都大学）

researchmap

https://researchmap.jp/aaaaaaaaaaaaaaaaaaa

J-GLOBAL ID

202501018846588514

e-Rad 研究者番号

81017896

ORCID

https://orcid.org/0000-0001-8499-1101

経歴 4

2025年3月～継続中

東北大学金属材料研究所助教
2023年2月～ 2025年2月

ペンシルバニア大学ポスドク（海外特別研究員）
2021年10月～ 2023年2月

オックスフォード大学ポスドク（学振PD）
2021年4月～ 2021年9月

日本学術振興会特別研究員(DC2)

学歴 3

京都大学工学研究科機械理工学専攻博士課程

2019年4月～ 2021年9月
京都大学工学研究科機械理工学専攻修士課程

2016年4月～ 2018年3月
京都大学工学部物理工学科

2012年4月～ 2016年3月

研究キーワード 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

研究分野 2

ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 材料力学、機械材料 /
ナノテク・材料 / 無機材料、物性 /

論文 15

Ab Initio Grand Canonical Monte Carlo Calculation of Grain Boundary Composition and Structure 査読有り

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

The Journal of Physical Chemistry C　129　(47)　21305-21314　2025年11月19日
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acs.jpcc.5c06982 　

ISSN：1932-7447

eISSN：1932-7455
Atomic-scale phase-field modeling for ferroelectrics 査読有り

Kairi Masuda, Andrew M. Rappe

Physical Review B　112　(5)　2025年8月26日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/ngky-crt4 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
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年10月23日

DOI： 10.1093/nar/gkae914 　

ISSN：0305-1048

eISSN：1362-4962
Phase field modeling for atoms 査読有り

Kairi Masuda, Andrew M. Rappe

PHYSICAL REVIEW B　110　(10)　2024年9月16日

DOI： 10.1103/PhysRevB.110.104107 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
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年8月22日

DOI： 10.1038/s41597-024-03772-5 　

eISSN：2052-4463
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年5月31日

DOI： 10.1021/acsnano.3c02481 　

ISSN：1936-0851

eISSN：1936-086X
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年12月15日

DOI： 10.1088/1361-648X/ac28c1 　

ISSN：0953-8984

eISSN：1361-648X
Ferroelectric nanoscale logic gates by mixed dislocations in SrTiO₃

Kairi Masuda, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura

PHYSICAL REVIEW B　104　(5)　2021年8月4日

DOI： 10.1103/PhysRevB.104.054104 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
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年2月24日

DOI： 10.1103/PhysRevB.103.054114 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
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年2月3日

DOI： 10.1103/PhysRevB.103.L060101 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
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年5月19日

DOI： 10.1103/PhysRevMaterials.4.054415 　

ISSN：2475-9953
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年11月7日

DOI： 10.1039/c9cp04147h 　

ISSN：1463-9076

eISSN：1463-9084
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年10月28日

DOI： 10.1039/c9cp03802g 　

ISSN：1463-9076

eISSN：1463-9084
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年
出版者・発行元： Japan Society of Mechanical Engineers
DOI： 10.1299/transjsme.19-00175 　

eISSN：2187-9761
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年3月1日

DOI： 10.1016/j.engfracmech.2017.12.030 　

ISSN：0013-7944

eISSN：1873-7315

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講演・口頭発表等 2

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年3月18日
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年3月15日

共同研究・競争的資金等の研究課題 2

On-demand phase-field法の開発

益田快理

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

研究機関：Tohoku University

2025年7月31日～ 2027年3月31日
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

2021年4月28日～ 2023年3月31日

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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。