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核の量子揺らぎを考慮したマルチスケールシミュレーションシステムの構築とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 25870599
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物理化学
計算科学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

川島 雪生  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 研究員 (90452739)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード理論化学 / 量子化学 / 計算化学 / 電子状態計算 / 分子シミュレーション / 核の量子揺らぎ / 水素結合 / 経路積分分子動力学 / 電子状態 / 密度汎関数法
研究成果の概要

本研究課題では、大規模水素結合分子系の核の量子揺らぎを考慮した高速かつ精密な分子シミュレーションを実行可能にする新規マルチスケール分子シミュレーションシステムの構築を行った。系の重要な領域を量子力学的に、それ以外の領域を古典力学的に取り扱うマルチスケーラブルな手法を用いた核の量子揺らぎを考慮した平衡・非平衡分子動力学シミュレーションを実行可能にした上で、より効率の良いシミュレーションを実現するため、プログラムの深化・高度化を行った。また、それを様々な水素結合系に適用し、核の量子揺らぎを考慮したシミュレーションを実行した。水素結合や分子全体への核の量子揺らぎの影響について明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 3件、 査読あり 17件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] From C60 to Infinity: Large-Scale Quantum Chemistry Calculations of the Heats of Formation of Higher Fullerenes2016

    • 著者名/発表者名
      B. Chan, Y. Kawashima, M. Katouda, T. Nakajima, K. Hirao
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 138 号: 4 ページ: 1420-1429

    • DOI

      10.1021/jacs.5b12518

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Performance of the OP correlation functional in relation to its formulation: Influence of the exchange component and the effect of incorporating same-spin correlations2016

    • 著者名/発表者名
      Bun Chan, J.-W. Song, Y. Kawashima, and K. Hirao
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 37 号: 14 ページ: 1306-1312

    • DOI

      10.1002/jcc.24327

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical vibrational spectra of OH-(H2O)2: Effect of quantum distribution and vibrational coupling2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogata, Y. Kawashima, K. Takahashi, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 号: 38 ページ: 25505-25515

    • DOI

      10.1039/c5cp03632a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of monohydration on an adenine-thymine base pair2015

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, Y. Ogata, T. Kawatsu, Y. Kawashima, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Theor. Chem. Acc.

      巻: 134 号: 7 ページ: 84-84

    • DOI

      10.1007/s00214-015-1686-7

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum simulation for muoniated and deuterated methyl radicals in implicit water solvent: combined ab initio path integral molecular dynamics and the polarizable continuum model simulation study2015

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, Y. Kawashima, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Mol. Sim.

      巻: なし 号: 10-12 ページ: 832-839

    • DOI

      10.1080/08927022.2014.938070

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theoretical study on the stability of double-decker type metal phthalocyanines, M(Pc)2 and M(Pc)2+ (M = Ti, Sn and Sc): critical assessment on the performance of density functionals2015

    • 著者名/発表者名
      M. Sumimoto, Y. Kawashima, K. Hori, H. Fujimoto
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 号: 9 ページ: 6478-6483

    • DOI

      10.1039/c4cp05645k

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards the Complete Range Separation of Non-Hybrid Exchange-Correlation Functional2015

    • 著者名/発表者名
      B. Chan, J. W. Song, Y. Kawashima, K. Hirao
    • 雑誌名

      J. Comp. Chem.

      巻: 36 号: 12 ページ: 871-877

    • DOI

      10.1002/jcc.23867

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Is the structure of hydroxide dihydrate OH-(H2O)2? : An ab initio path integral molecular dynamics study2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogata, Y. Kawashima, K. Takahashi, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Theor. Chem. Acc.

      巻: 134 号: 1 ページ: 1587-1582

    • DOI

      10.1007/s00214-014-1587-1

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Accurate Prediction of Hyperfine Coupling Constant in Muoniated and Hydrogenated Ethyl Radicals: Ab Initio Path Integral Simulation Study with Density Functional Theory Method2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory. Comput.

      巻: 10 号: 5 ページ: 2005-2015

    • DOI

      10.1021/ct500027z

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Ab Initio Path Integral Molecular Dynamics Study of the Nuclear Quantum Effect on Out-of-plane Ring Deformation of Hydrogen2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory Comp.

      巻: 10 号: 1 ページ: 153-163

    • DOI

      10.1021/ct4007986

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study of substituent effect on the electronic excited states of chromophore in cyan flurescent proteins2014

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, J. Koseki, Y. Kita, Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Chin. J. Phys.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Muon-electron hyperfine coupling constants of muoniated ethyl radical: a path integral simulation study with semi-empirical molecular orbital method2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Chin. J. Phys.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear quantum effect on protonated Lysine with asymmetric low barrier hydrogen bond: ab initio path integral molecular dynamics study2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogata, M. Daido, Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 3 号: 47 ページ: 23252-23257

    • DOI

      10.1039/c3ra44077j

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional Reference Interaction Site Model Self-consistent Field Study of the Solvation and Electronic Structures of [Cr(H2O)6]3+ in Aqueous Solution2013

    • 著者名/発表者名
      S. Fujishige, Y. Kawashima, N. Yoshida, H. Nakano
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 117 号: 34 ページ: 8314-8322

    • DOI

      10.1021/jp405876g

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio path integral simulations for the fluoride ion-water clusters: Competitive nuclear quantum effect between F--water and water-water hydrogen bonds2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima, K. Suzuki, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 117 号: 24 ページ: 5205-5210

    • DOI

      10.1021/jp403295h

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear quantum effect and temperature dependence on the hydrogen-bonded structure of base pairs2013

    • 著者名/発表者名
      M. Daido, Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 34 号: 28 ページ: 2403-2411

    • DOI

      10.1002/jcc.23399

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear quantum effect on intramolecular hydrogen bond of hydrogen maleate anion: An ab initio path integral molecular dynamics study2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 571 ページ: 23-27

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2013.03.080

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] NTChemとスパコンを用いた大規模フラーレン分子の高精度計算2016

    • 著者名/発表者名
      川島雪生
    • 学会等名
      第5回NTChemワークショップ
    • 発表場所
      秋葉原UDX(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 長距離補正密度汎関数法の高速化アルゴリズムの開発2015

    • 著者名/発表者名
      川島雪生、平尾公彦
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会2015東京
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都大田区)
    • 年月日
      2015-09-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] MPc2およびMPc2+(M=Ti, Nb)の分子物性に関する理論的研究2015

    • 著者名/発表者名
      隅本倫徳、濱本信次、川島雪生、堀憲次、藤本斉
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会2015東京
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都大田区)
    • 年月日
      2015-09-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 経路積分分子動力学シミュレーションを用いた大規模計算の可能性2015

    • 著者名/発表者名
      川島雪生
    • 学会等名
      第12回稲盛フロンティア研究講演会『実践的課題への応用に向けた大規模計算技術の可能性』
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-01-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of Exact Exchange in Long-Range Corrected Density Functional Theory2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima, K. Hirao
    • 学会等名
      19th International Workshop on Quantum Systems in Chemistry, Physics and Biology
    • 発表場所
      Tamsui, Taiwan
    • 年月日
      2014-11-11 – 2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物代謝および光防御機構の解明のための量子化学計算アプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      川島雪生
    • 学会等名
      CBI学会2014年大会 フォーカストセッション 第一原理計算とメタボロミクス:予測と実証
    • 発表場所
      タワーホール船堀 (東京都江東区)
    • 年月日
      2014-10-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 長距離補正密度汎関数法を用いた物性計算におけるHF交換積分の解析2014

    • 著者名/発表者名
      川島雪生、平尾公彦
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会2014東広島
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 原子核の量子効果と温度効果を考慮したOH-(H2O)2クラスターの理論研究2014

    • 著者名/発表者名
      緒方勇大、川島雪生、高橋開人、立川仁典
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 長距離補正密度汎関数法におけるHF交換積分の解析2014

    • 著者名/発表者名
      川島雪生、平尾公彦
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Configuration Search of Water Hexamer Anion: A Simulated Annealing Study2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima, H. Nakano, T. Sato, K. Yagi
    • 学会等名
      “Dynamical ordering and integrated functions” 2nd International Symposium
    • 発表場所
      Campus Plaza Kyoto, Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] The ring deformation of hydrogen maleate anion: A path integral molecular dynamics study2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 学会等名
      5th International Symposium on Theoretical Chemistry
    • 発表場所
      Todai-ji National Center, Nara
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nuclear quantum effect on OH-(H2O)2 with ab initio path integral molecular dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogata, Y. Kawashima. K. Takahashi, M. Tachikawa
    • 学会等名
      3rd International Conference on Molecular Simulation
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center, Kobe
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum simulation for exotic molecules: Quantum Monte Carlo and Path Integral approach2013

    • 著者名/発表者名
      K. Koyanagi, Y. Kita, K. Yamada, Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 学会等名
      3rd International Conference on Molecular Simulation
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center, Kobe
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] The ring deformation of hydrogen maleate anion: A path integral molecular dynamics study2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 学会等名
      Sixth Asia-Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry
    • 発表場所
      Gyeongju Hilton Hotel, Gyeongju, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ab initio経路積分分子動力学法を用いたマレイン酸水素の分子内水素結合の解析2013

    • 著者名/発表者名
      川島雪生、立川仁典
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会2013京都
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti(Pc)2およびTi(Pc)2+の分子構造と電子構造に関する理論的研究2013

    • 著者名/発表者名
      隅本倫徳、川島雪生、堀憲次、藤本斉
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会2013京都
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ab initio経路積分分子動力学法を用いたOH-水二量体への原子核の量子効果の影響2013

    • 著者名/発表者名
      緒方勇大、川島雪生、高橋開人、立川仁典
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会2013京都
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] エキゾチック分子系の理論化学2013

    • 著者名/発表者名
      小柳勝彦、北幸海、山田健太、川島 雪生、立川 仁典
    • 学会等名
      第16回理論化学討論会
    • 発表場所
      福岡あいれふ、福岡
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ab initio経路積分分子動力学法を用いた低障壁水素結合を持つプロトン化リシンの解析2013

    • 著者名/発表者名
      緒方勇大、大道雅史、川島雪生、立川仁典
    • 学会等名
      第16回理論化学討論会
    • 発表場所
      福岡あいれふ、福岡
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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