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分子動力学を基盤とした剛直キラルドーパントが有するらせん誘起力の理論的予測

研究課題

研究課題/領域番号 16K21353
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
物理化学
研究機関北里大学

研究代表者

渡辺 豪  北里大学, 理学部, 助教 (80547076)

研究協力者 吉田 純  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード分子動力学 / 液晶 / らせん誘起力 / キラリティ / 分子キラリティ / 計算物理 / 物性理論 / メゾスコピック系
研究成果の概要

液体の流動性と結晶の異方性を併せ持つネマチック液晶に光学活性な分子(キラルドーパント)を添加すると、らせん周期構造を有するキラルネマチック液晶が発現することが知られている。我々は、このキラルドーパントがネマチック液晶へのらせん誘起力を計算によって予測する方法の提案に取り組んだ。そして、コンピュータ・シミュレーションの一つである分子動力学計算を用いて、剛直なキラル骨格を持つ分子のらせん誘起力を算出可能な理論的手法を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

身近にある様々なデバイスへの応用可能なナノマテリアルの一つであるキラルネマチック液晶について、その物性を予測する理論的手法の確立は新規材料設計の指針を与える有用なツールとなり、最終的には新奇デバイスの創製へ繋がっていくと期待できる。また本研究によって、キラルネマチック液晶発現の起源、つまり微量に添加した分子のミクロな性質がマクロな三次元構造へと発展していくメカニズムを解明する上でも重要な知見が得られたことは、基礎・応用の両面においてその意義は大きいと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 14件、 招待講演 2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Comprehensive Understanding of Host- and Guest-Dependent Helix Inversion in Chiral Nematic Liquid Crystals: Experimental and Molecular Dynamics Simulation Study2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida, Syuhei Tamura, Keisuke Hoshino, Hidetaka Yuge, Hisako Sato, Akane Yamazaki, Shigetaka Yoneda, and Go Watanabe
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 46 ページ: 10615-10626

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b07653

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Left- and right-circularly polarized light-sensing based on colored and mechano-responsive chiral nematic liquid crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida, Shuhei Tamura, Hidetaka Yuge, Go Watanabe
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 14 号: 1 ページ: 27-30

    • DOI

      10.1039/c7sm01975k

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分子動力学シミュレーションによる液晶の構造と物性の解明2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺 豪
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 22 ページ: 43-53

    • NAID

      130007384163

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] “Colored” inorganic dopants for inducing liquid crystal chiral nematic and blue phases: monitoring of dopant?host interaction by Raman spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida, Shuhei Tamura, Go Watanabe, Yasutoshi Kasahara, and Hidetaka Yuge
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 号: 37 ページ: 5103-5106

    • DOI

      10.1039/c7cc01920c

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 計算科学が切り拓く液晶の新たな可能性2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺 豪
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 21 ページ: 374-377

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 嵩高い金属錯体を用いたキラル液晶の構造研究2017

    • 著者名/発表者名
      吉田 純、渡辺 豪、佐藤 久子
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 21 ページ: 105-112

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of molecular dynamics simulation method applied to nematics doped with racemic metal complexes2017

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe*, Akane Yamazaki, and Jun Yoshida*
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 647 号: 1 ページ: 235-243

    • DOI

      10.1080/15421406.2017.1289602

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhancement of the helical twisting power of a ruthenium complex by the introduction of an achiral bulky unit2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida*, Kyohei Kuwahara, Shuhei Tamura, Hidetaka Yuge, and Go Watanabe*
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 647 号: 1 ページ: 179-185

    • DOI

      10.1080/15421406.2017.1289586

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shape-assisted self-organization in highly disordered liquid crystal phases2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kishikawa, Y. Yamamoto, G. Watanabe, A. Kawamura, M. Kohri, T. Taniguchi
    • 雑誌名

      Angew. Chem., Int. Ed.

      巻: 56 号: 16 ページ: 4598-4602

    • DOI

      10.1002/anie.201700809

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Approach for Predicting Helical Twisting Powers of Metal Complex Dopants in Nematic Solvents2016

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe* and Jun Yoshida
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 27 号: 27 ページ: 6858-6864

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b04669

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulations to Determine the Structure and Dynamics of Hepatitis B Virus Capsid Bound to a Novel Anti-viral Drug2016

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe, Shunsuke Sato, Mituso Iwadate, Hideaki Umeyama, Michiyo Hayakawa, Yoshiki Murakami, and Shigetaka Yoneda*
    • 雑誌名

      CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN

      巻: 64 号: 9 ページ: 1393-1396

    • DOI

      10.1248/cpb.c16-00132

    • NAID

      130005261573

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular dynamics study of understanding of host- and guest-dependent helix inversion in chiral nematic liquid crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe, Akane Yamazaki, Shigetaka Yoneda, and Jun Yoshida
    • 学会等名
      The 4th Asian Conference on Liquid Crystals
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 計算科学が解き明かすソフトマターの“分子描像”2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺豪
    • 学会等名
      第9回 神戸シミュレーション学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Estimating the number of molecules needed to realize nematic-isotropic phase transition by molecular dynamics simulation2018

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe
    • 学会等名
      XXII Conference on Liquid Crystals
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of core chirality in the octahedral metallomesogens on the columnar liquid crystal phases2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida and Go Watanabe
    • 学会等名
      XXII Conference on Liquid Crystals
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションにおいてネマチック-等方相転移を高精度に再現可能な 分子数の見積もり2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺 豪, 山﨑 茜, 山本 賢太郎, 米田 茂隆
    • 学会等名
      2018年 日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学計算を用いたキラルドーパントの液晶相溶性の機構解明2018

    • 著者名/発表者名
      山﨑 茜, 吉田 純, 渡辺 豪, 米田 茂隆
    • 学会等名
      2018年 日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質を導入したモノオレイン二分子膜の分子動力学シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 晋太郎, 一川 尚広, 渡辺 豪, 米田 茂隆
    • 学会等名
      2018年 日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A theoretical study of helical twisting power and miscibility of chiral metal complex dopants in nematics2018

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe, Akane Yamazaki, Shigetaka Yoneda, and Jun Yoshida
    • 学会等名
      27th International Liquid Crystals Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control factors of helical structure induced by chiral metal complexes elucidated with molecular dynamics simulation2018

    • 著者名/発表者名
      Akane Yamazaki, Jun Yoshida, Go Watanabe, and Shigetaka Yoneda
    • 学会等名
      27th International Liquid Crystals Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of molecular chirality of octahedral metallomesogens on the columnar liquid crystal phases2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida, Hideyo Watanabe, Kota Suzuki, Hidetaka Yuge, and Go Watanabe
    • 学会等名
      27th International Liquid Crystals Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding the Origins of the Helix Handedness in Metal Complex Doped Chiral Nematic Liquid Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe and Jun Yoshida
    • 学会等名
      Chirality2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Columnar liquid crystals formed by tris(chelate) metallomesogens with Δ, Λ chirality2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida and Go Watanabe
    • 学会等名
      Chirality2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションによる液晶の構造と物性の解明2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺 豪
    • 学会等名
      日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子動力学計算によるキラル金属錯体が誘起するらせん構造の制御因子解明2017

    • 著者名/発表者名
      山﨑 茜、渡辺 豪、吉田 純、米田 茂隆
    • 学会等名
      日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A molecular dynamics study of physical properties of chiral metal complex dopants in nematic liquid crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe, Akane Yamazaki, and Jun Yoshida
    • 学会等名
      10th Liquid Matter Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Helical induction in nematic liquid crystals by using chiral metal complexes2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida and Go Watanabe
    • 学会等名
      10th Liquid Matter Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimating Helical Twisting Powers of Chiral Metal Complexes Doped in Nematics by Using Molecular Dynamics Simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe, Akane Yamazaki, and Jun Yoshida
    • 学会等名
      14th European Conference on Liquid Crystals
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of Biomolecular Adsorption on Liquid Crystalline Monolayer2016

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe, Hiroki Eimura, Nicholas L. Abbott, and Takashi Kato
    • 学会等名
      The 11th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-12-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子動力学を基盤とし錯体キラルドーパントが有するらせん誘起力の理論的予測2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺 豪、 吉田 純
    • 学会等名
      第30回 分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションを用いた四量体型サルコシン酸化酵素における生成物の選択的移動の解明2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺 豪、斎藤 崇己、中嶋 大祐、広島 明宣、鈴木 春男、米田 茂隆
    • 学会等名
      第54回 日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションによるバイオ共役系液晶単分子膜の生体分子吸着の機構解明2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺 豪、栄村 弘希、アボット ニコラス、加藤 隆史
    • 学会等名
      2016年 高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A Molecular Dynamics Approach for Predicting Helical Twisting Powers of Chiral Metal Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      Go Watanabe and Jun Yoshida
    • 学会等名
      26th International Liquid Crystals Conference
    • 発表場所
      Kent, United States of America
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanistic investigation of chiral nematic liquid crystals by using metal complex dopants2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Yoshida and Go Watanabe
    • 学会等名
      26th International Liquid Crystals Conference
    • 発表場所
      Kent, United States of America
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子シミュレーションで解き明かすソフトマターの構造と物性2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺 豪
    • 学会等名
      第20回 液晶化学研究会シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究者個人ページ

    • URL

      https://www.kitasato-u.ac.jp/sci/resea/buturi/seitai/watanabe/Welcome.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 研究者個人ホームページ

    • URL

      https://www.kitasato-u.ac.jp/sci/resea/buturi/seitai/watanabe/Welcome.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 金属錯体、キラルネマチック組成物、及び液晶素子2017

    • 発明者名
      吉田 純、渡辺 豪、田村 秀平
    • 権利者名
      北里大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      2017-113037
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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