分子結晶は創薬や材料科学などの多岐にわたる分野で研究されている。開発過程においてはトライアンドエラーが避けられず、多大なリソースが消費される。効率的な分子結晶デザインを実現するためには、実験前の分子スクリーニングが有効である。そこで本研究では、有機固体材料のグラフ表現の確立を目指した。

分子結晶のグラフ表現を、バンドギャップ予測という物性予測の課題において比較した。中間的なCrystGraphの表現が、分子グラフや他の異なる複雑さを持つ結晶グラフと比較して、最も優れた回帰指標を提供した。バンドギャップは結晶の物性であり、その予測において中間的なCrystGraphがMolGraphよりも誤差を約0.4倍減少させ、適度な相関係数を示したことは注目に値する。手作業で収集したデータを用いた汎化テストでは、中間的なCrystGraphを使用した場合がMolGraphや既報研究で開発されたアンサンブルモデルよりも優れた性能を検証した。CSDからダウンロードした大規模なデータセットでのバンドギャップスクリーニングでは、合理的な推論結果を得て、最も低いおよび最も高いバンドギャップを持つ潜在的な結晶を同定した。本研究の新規性は、グラフの表現比較を通じて結晶グラフが分子グラフに対して持つ相対的な効果を明確にした点にある。このワークフローは他の物性にも応用が可能であり、機能性分子結晶の効率的なスクリーニングと設計に寄与する可能性を示している。