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ナノスケールの非定常流を記述する流体力学の統計力学的検証

研究課題

研究課題/領域番号 17740260
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関名古屋大学 (2006-2007)
分子科学研究所 (2005)

研究代表者

奥村 久士  名古屋大学, 大学院・理学研究科, COE特任講師 (80360337)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2007年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2006年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2005年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード分子動力学 / 非平衡統計力学 / 生体分子 / 拡張アンサンブル / シンプレクティック性 / 液体力学 / 熱流体 / レナード・ジョーンズ流体 / 流体力学
研究概要

私はマルチバーリック・マルチサーマル分子動力学法を開発した。この方法は自由エネルギー極小値に引っかかることなく、従来の定温定圧法より広い範囲の構造空間をサンプルできる。マルチバーリック・マルチサーマル分子動力学法を水中のアラニンジペプチドに適用した。これまで分子シミュレーションでは各状態間の部分モルエンタルピー差、部分モル体積差を計算することはできなかったが、私はマルチバーリック・マルチサーマル法を用いて構造の温度・圧力依存性を調べることによりこれを可能にした。その結果はラマン散乱実験の結果と良く一致した。
またカノニカルアンサンブル、定温定圧アンサンブルにおける剛体分子のシンプレクティック分子動力学法を開発した。このシンプレクティック分子動力学法を用いるとハミルトニアンに近い保存量が存在する。そのため従来の非シンプレクティック解法よりも安定にシミュレーションをおこなうことができる。
さらに分子動力学法と流体力学計算の比較もおこなった。小さい系では密度などいくつかの物理量については両者が一致しないことをみつけた。こうして流体力学計算が有効な大きさの系から流体力学計算が破綻する系まで系統的に調べ、流体力学が適用できる大きさの限界を明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Multibaric-multithermal molecular dynamics simulation of alanine dipep tide in explicit water2007

    • 著者名/発表者名
      H. Okumura and Y. Okamoto
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn. 80

      ページ: 1114-1123

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multibaric-multithermal molecular dynamics simulation: Generalized Nose-Poincare-Andersen method2007

    • 著者名/発表者名
      H. Okumura and Y. Okamoto
    • 雑誌名

      Mol. Sim. 33

      ページ: 91-96

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized-ensemble algorithms for molecular dynamics simulations2007

    • 著者名/発表者名
      S. G. Itoh, and H. Okumura and Y. Okamoto
    • 雑誌名

      Mol. Sim. 33

      ページ: 47-56

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Explicit symplectic integrators of molecular dynamics algorithms for rigid-body molecules in the canonical, isobaric-isothermal, and related ensembles2007

    • 著者名/発表者名
      H.Okumura, S.G.Itoh, Y.Okamoto
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys. 126

      ページ: 84103-84103

    • NAID

      120006545076

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrodynamics in a Nanoscale Liquid : Comparisons with Molecular Dynamics in Non-stationary Processes2007

    • 著者名/発表者名
      H.Okumura
    • 雑誌名

      Mol. Phys. 104

      ページ: 3751-3756

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Some physical properties of the Weeks-Chandler -Andersen fluid2006

    • 著者名/発表者名
      D.M.Heyes, H.Okumura
    • 雑誌名

      Mol. Sim. 32

      ページ: 45-50

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Equation of state and structural properties of the Weeks-Chandler-Andersen fluid2006

    • 著者名/発表者名
      D.M.Heyes, H.Okumura
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys. 124

      ページ: 164507-164507

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] First derivative of the hard-sphere radial distribution function at contact2006

    • 著者名/発表者名
      D.M.Heyes, M.Cass, A.C.Branka, H.Okumura
    • 雑誌名

      J. Phys. : Condens. Matter 18

      ページ: 7553-7558

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Stationary temperature profiles in a liquiad nano-channel : comparisons between molecular dynamics simulation and classical hydrostatics2006

    • 著者名/発表者名
      H.Okumura, D.M.Heyes
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 74

      ページ: 61201-61201

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Multibaric-multithermal ensemble molecular dynamics simulations2006

    • 著者名/発表者名
      H.Okumura, Y.Okamoto
    • 雑誌名

      J.Comput.Chem. 27

      ページ: 379-395

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular simulations in the multibaric-multithermal Ensembles2005

    • 著者名/発表者名
      H.Okumura, Y.Okamoto
    • 雑誌名

      Comput.Phys.Commun. 169

      ページ: 317-321

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Equation of state and structural properties of the Weeks-Chandler-Andersen Fluid

    • 著者名/発表者名
      D.M.Heyes, H.Okumura
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Some physical properties of the Weeks-Chandler-Andersen Fluid

    • 著者名/発表者名
      D.M.Heyes, H.Okumura
    • 雑誌名

      Mol.Phys. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Multibaric-multithermal molecular dynamics simulations of alanine dipeptide2007

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okumura
    • 学会等名
      2007 Taiwan International Workshop on Biological Physics and Complex Systems
    • 発表場所
      Academia Sinica, Taipei
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Temperature and pressure dependence of a peptide studied by multibaric-multithermal moleculal dynamics simulations2007

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okumura
    • 学会等名
      2007 NCTS May Workshop on Critical Phenomena and Complex Systems
    • 発表場所
      Chinese Culture University, Taipei
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Symplectic molecular dynamics integrator for rigid-body molecules in the canonical ensemble2007

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okumura
    • 学会等名
      2007 NCTS May Workshop on Critical Phenomena and Complex Systems
    • 発表場所
      Chinese Culture University, Taipei
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Multibaric-multithermal molecular dynamics simulations of alanine dipeptide2007

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Okumura
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics 2007
    • 発表場所
      Brussels, Belgium
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 拡張アンサンブル分子動力学法によるペプチドの研究2007

    • 著者名/発表者名
      奥村久士、岡本祐幸
    • 学会等名
      第21回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] マルチバーリック・マルチサーマル分子動力学法によるアラニンジペプチドの力場依存性2007

    • 著者名/発表者名
      奥村久士、岡本祐幸
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] シンプレクティック拡張アンサンブル法による水中の生体分子の温度・圧力依存性2007

    • 著者名/発表者名
      奥村久士、岡本祐幸
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://jegog.phys.nagoya-u.ac.jp/~hokumura/index.shtml

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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