2010 Fiscal Year Annual Research Report
らせん高分子の構造形成における分子認識-新たな計算スキームを目指して-
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20550190
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
山本 隆 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00127797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浦上 直人 山口大学, 大学院・理工学研究科, 講師 (50314795)
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| Keywords | 高分子 / らせん高分子 / 構造形成 / 結晶化 / 分子シミュレーション / 分子認識 / キラリティ |
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| Research Abstract |
巨大な鎖状分子、規則正しく折り畳まれて結晶を形成する過程の分子レベルでのメカニズムは、未だ多くの謎に包まれている。我々は十年来、分子動力学法やモンテカルロ法を用いたシミュレーションをフルに活用することにより、この不思議な分子過程の解明に努力している。特に、本プロジェクトでは、螺旋構造を有する高分子の結晶化に着目した。螺旋高分子に特徴的な結晶化過程においては、螺旋センス(右巻螺旋と左巻螺旋の)の非常に厳格な識別(分子認識)過程が存在し、そのメカニズムの解明を目指して研究を行ってきた。
最も単純な分子構造を有するモデル螺旋高分子に対しては、その結晶化過程を直接に観察することに成功した。そこでは、分子内秩序と分子間秩序が協同しながら、高分子結晶を形成することが明らかになった。しかし、この単純化されたモデル高分子では分子認識能力が弱く、明確な分子認識の発現には大きな側鎖を持った複雑な螺旋分子構造が必要であることが明らかになった。しかし、このような複雑な分子系では結晶化の分子過程が極めて緩慢であり、直接的な分子シミュレーションには多くの大きな障害が存在する。詳細な分子間相互作用を考慮した計算が複雑になるだけではなく、秩序化・結晶化そのものが非常に緩慢になり分子シミュレーションが更に困難なる。我々は、これらの問題に対して、モデルの単純化による計算・結晶化の加速、および現実的な分子モデルに対して外場印可による結晶化の加速、という二通りのアプローチを用いることにより、三次元空間での螺旋高分子の結晶化過程を直接的に観察可能であることを見いだした。現在、形成した秩序構造の解析と秩序化メカニズムの解析を行っている。
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