2020 Fiscal Year Research-status Report
反応分子動力学法を用いた炭素構造体中の過冷却水のダイナミクス解析
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19K05209
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水口 朋子 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 准教授 (90758963)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 過冷却液体 / 局所構造 / 反応分子動力学法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、反応分子動力学法を用いて、炭素構造体中に閉じ込められた過冷却水の性質を解析し、狭い空間に閉じ込められた過冷却水の異常な振る舞いを説明することである。今年度は、（１）水と同様にナノスケールの閉じ込め系でガラス化が可能なシクロヘキサンにおいて、シミュレーションで過冷却液体の局所構造を調べた結果を論文として発表した（"Icosahedral order in liquid and glassy phases of cyclohexane", TM et al., Mol. Sim. 46, 721, 2020)。局所構造は、閉じ込め系で示す性質に重要な寄与をすると考えられる。本論文では、ボロノイ解析を用いて局所構造を解析し、歪んだ二十面体構造が支配的であることを明らかにした。さらに、二十面体構造の繋がりとしてクラスターを定義し、ネットワーク構造の成長を観測した。ここで用いた手法は、閉じ込め系の過冷却水の解析に使う予定である。さらに、（２）反応分子動力学法を用いて、水素を失ったポリエチレンの構造変化を調べ、論文として発表した（"Structural change of damaged polyethylene by beta-decay of substituted tritium using reactive force field", H. Li et al., Jpn. J. Appl. Phys. 60, SAAB06, 2021）。失う水素原子の数が多いほど、構造の崩壊度合いが大きいことを定量的に示した。結合の生成や開裂を解析する手法などを、炭素構造体中の水の解析に使う予定である。さらに、カーボンナノチューブ内の水の移動について、自由エネルギー計算を行うための、系の構築と計算手法に関する検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
COVID-19のために、移動が制限され、学会も多くがキャンセルされたため、議論および学会発表の機会が少なかった。そのため、当初予定していた研究の進展は遅れている。一方で、別の観点からの過冷却液体や反応分子動力学法を用いた研究を、論文としてまとめることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
炭素構造体（細孔）中の水について、構造を詳細に調べる一方で、細孔壁の構造や細孔入り口付近の環境によって、水の流入しやすさがどう変わるかを定量的に調べるために、自由エネルギープロファイルを計算する。過冷却水の振る舞いのメカニズム解明に加えて、炭素構造体を利用した物質輸送の可能性を検討する。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響で学会がキャンセルあるいはオンライン化されたために、予定していた旅費が余った。来年度も旅費としての支出は少ないと想定される。可視化用のパソコンが古くなっているので、代替機を購入する。また、計算に用いるソフトウェアを購入する。
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Research Products
(13 results)
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[Presentation] 高分子・生体分子への置換トリチウムの壊変効果に関する分子動力学シミュレーション2021
Author(s)
藤原 進, 中村 浩章, 水口 朋子, 米谷 佳晃, 尾又 一実, 安永 卓生, 大谷 寛明, 齋藤 誠紀, 中田 彩子, 宮崎 剛, 大塚 教雄, 剣持 貴弘, 波多野 雄治, 斉藤 真司
Organizer
置換トリチウムのヘリウム 3 への壊変による DNA 構造変化に関する研究会
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[Presentation] DNAシミュレーションに適用する反応力場 ReaxFFの比較2021
Author(s)
石黒 健人, 中村 浩章, 藤原 進, 水 口 朋子, LI HAOLUN, 米谷 佳晃, 安永 卓生, 齋藤 誠紀, 中田 彩子, 宮崎 剛, 大塚 教雄, 剣持 貴弘, 波多野 雄治, 斉藤 真司
Organizer
置換トリチウムのヘリウム 3 への壊変による DNA 構造変化に関する研究会
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[Presentation] DNAテロメア中デオキシDリボースのトリチウムβ崩壊による構造変化のMD解析2020
Author(s)
中村浩章, 石黒健人, 藤原進, 水口朋子, 米谷佳晃, 安永卓生, 中田彩子, 宮崎剛, 大塚教雄, 剣持貴弘, 波多野雄治, 斉藤真司
Organizer
第３７回プラズマ・核融合学会年会
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