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分子シミュレーション法を用いた結晶構造の異なるセルロースの膨潤・溶解機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26450226
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 木質科学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

上田 一義  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (40223458)

連携研究者 坂 志朗  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50205697)
研究協力者 Brady John  コーネル大学, 食品学科, 教授
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード分子動力学シミュレーション / 量子化学計算 / セルロース結晶 / 分子間相互作用 / セルロース / 溶解 / コンピュータシミュレーション
研究成果の概要

セルロースは原料・エネルギー源としての期待が高いが、難溶解性であることが利用に向けての最大の問題点である。本研究では、セルロースのバイオリファイナリーへの応用に寄与することを目的として、セルロースの4種の結晶形(I, II, III,IV型結晶)を用いて分子シミュレーションを行ない、膨潤・溶解の制御のための基礎知見を得た。亜臨界状態で、各結晶形により膨潤・溶解の過程が異なること、およびその機構に関係したセルロース鎖間相互作用について明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 6件、 査読あり 17件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Achiral molecular recognition of aromatic position isomers by polysaccharide-based CSPs in relation to chiral recognition2017

    • 著者名/発表者名
      Tohru Shibata, Satoshi Shinkura, Atsushi. Ohnishi, Kazuyoshi Ueda
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 22 号: 1 ページ: 38-38

    • DOI

      10.3390/molecules22010038

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discrimination between naphthacene and triphenylene using cellulose tris(4-methylbenzoate) and cellulose tribenzoate : A computational study2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Murakami, Tohru Shibata, and Kazuyoshi Ueda
    • 雑誌名

      Carbohydr. Res.

      巻: 439 ページ: 35-43

    • DOI

      10.1016/j.carres.2017.01.003

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of cellulose/direct dye complex regenerated from supercritical water2016

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Miyamoto, Yoshiaki Yuguchi, Dmitry M. Rein, Yachin Cohen, Kazuyoshi, Chihiro Yamane
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 23 号: 3 ページ: 2099-2115

    • DOI

      10.1007/s10570-016-0900-7

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics and First-principles Studies of Structural Change in 1,3,5-Triamino-2,4,6-trinitrobenzene (TATB) in Crystalline State under High Pressure: Comparison of Hydrogen Bond Systems of TATB versus 1,3-Diamino-2,4,6-trinitrobenzene (DATB)2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Kohno, Kazuki Mori, Reiko Hiyoshi, Osamu Takahashi, Kazuyoshi Ueda
    • 雑誌名

      Chem. Phys

      巻: 472 ページ: 163-172

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2016.04.002

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of Hybrid Ring Structure of Cyanurate/Isocyanurate in the Reaction Between 2,4,6-Tris(4-phenyl-phenoxy)-1,3,5-triazine and Phenyl Glycidyl Ether2016

    • 著者名/発表者名
      Ohno, Daisuke; Zenyoji, Kazuya; Kurihara, Youji; Ueda, Kazuyoshi; Habuka, Hitoshi
    • 雑誌名

      International Journal of Organic Chemistry

      巻: 6 号: 02 ページ: 117-125

    • DOI

      10.4236/ijoc.2016.62013

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dissolving mechanism of cellulose into an aqueous sodium hydroxide solution suggested by molecular dynamics simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Miyamoto, Udo Schnupf, Kazuyoshi Ueda and Chihiro Yamane
    • 雑誌名

      Nordic Pulp and Paper Research Journal

      巻: 30 ページ: 67-77

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detailed investigation of dependencies of photovoltaic performances of P3HT:PC61BM based solar cells on anodic work function modified by surface treatment of indium-tin-oxide electrode with benzenesulfonyl chloride derivatives.2015

    • 著者名/発表者名
      Byambasuren Delgertsetseg, Namsrai Javkhlantugs, Erdenebileg Enkhtur, Yuya Yokokura, Takayuki Ooba, Kazuyoshi Ueda, Chimed Ganzorig, Masaru Sakomura
    • 雑誌名

      Org. Elec.

      巻: 23 ページ: 164-170

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2015.04.007

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structure and the interactions in the crystal structure of cellulose IIII calculated by using ab initio molecular dynamics simulations2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuyoshi Ueda, Tetsuya Ishikawa, Hitomi Miyamoto and Daichi Hayakawa
    • 雑誌名

      TechConnect Briefs

      巻: 1 ページ: 95-98

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structure and orientation of antibiotic peptide alamethicin in phospholipid bilayers as revealed by chemical shift oscillation analysis of solid state nuclear magnetic resonance and molecular dynamics simulationfion2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nagao, Daisuke Mishima, Namsrai Javlhalantugs, Jun Wang, Daisuke Ishioka, Kiyonori Yokota, Kazushi, Norisada, Izuru Kawamua, Kazuyoshi, Ueda, Akira Naito
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1848 号: 11 ページ: 2789-2798

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2015.07.019

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ab initio studies of the structure and the interaction of cellulose IIII crystal2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Ishikawa, Daichi Hayakawa, Hitomi Miyamoto, Motoyasu Ozawa,
    • 雑誌名

      Carbohydr. Res.

      巻: 417 ページ: 72-77

    • DOI

      10.1016/j.carres.2015.09.006

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular dynamics simulation of dehydration in cellulose/water crystals2015

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Miyamoto, Chihiro Yamane, Kazuyoshi Ueda
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 22 号: 5 ページ: 2899-2910

    • DOI

      10.1007/s10570-015-0716-x

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Density functional study of benzoic acid derivatives modified SnO2 (110) surface2014

    • 著者名/発表者名
      Khishigjargal, Tegshjargal, Kazuyoshi Ueda
    • 雑誌名

      MRS Online Proceedings Library

      巻: 1633 ページ: 69-74

    • DOI

      10.1557/opl.2014.46

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the structure and the interaction of cellulose triacetate I crystal using ab-initio calculation2014

    • 著者名/発表者名
      Takanori Kobayashi, Daichi Hayakawa, Tegshjargal Khishigjargal, and Kazuyoshi Ueda
    • 雑誌名

      Carbohydr. Res.

      巻: 388 ページ: 61-66

    • DOI

      10.1016/j.carres.2014.02.015

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrothermal decomposition of various crystalline celluloses as treated by semi-flow hot-compressed water2014

    • 著者名/発表者名
      Rosnah Abdullah, Kazuyoshi Ueda, Shiro Saka
    • 雑誌名

      J. Wood Sci.

      巻: 60(4) 号: 4 ページ: 278-286

    • DOI

      10.1007/s10086-014-1401-7

    • NAID

      120005621942

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular Dynamic Simulation on Dissociation Behavior of Various Crystalline Celluloses Treated with Hot-Compressed Water2014

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Miyamoto, Rosnah Abdullah, Hayato Tokimura, Daichi Hayakawa, Shiro Saka, Kazuyoshi Ueda
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 21 号: 5 ページ: 3203-3215

    • DOI

      10.1007/s10570-014-0343-y

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Interaction of extracellular loop II of kappa-opioid receptor (196-228) with opioid peptide dynorphin in membrane environments as revealed by solid state nuclear magnetic resonance, quartz crystal microbalance and molecular dynamics simulation.2014

    • 著者名/発表者名
      A. Kira, N. Javkhlantugs, T. Miyamori, Y. Sasaki, M. Eguchi, I. Kawamura, K. Ueda, A. Naito.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 号: 32 ページ: 9604-9612

    • DOI

      10.1021/jp505412j

    • 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] Gromacsのための計算支援ソフトGISPの開発(2)2014

    • 著者名/発表者名
      玉城哲平、樺島智大、森一樹、源聡、上田一義
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 13 号: 3 ページ: 159-160

    • DOI

      10.2477/jccj.2014-0018

    • NAID

      130004694013

    • ISSN
      1347-1767, 1347-3824
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational Study to evaluate the birefringence of uniaxially oriented film of cellulose Triacetate2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Hayakawa and Kazuyoshi Ueda
    • 雑誌名

      Carbohydrate Research

      巻: 402 ページ: 146-151

    • DOI

      10.1016/j.carres.2014.10.021

    • 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
  • [学会発表] 分子動力学法によるポリアミック酸の溶解シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      加藤喜紀・上田一義、片桐寛
    • 学会等名
      CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of the solubility of cellulose in water : Free energy calculation using ER method2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyoshi Ueda, Madoka Matsushita, Kouhei Kataoka, Yutaka Matsubara
    • 学会等名
      アメリカ化学会
    • 発表場所
      Philadelphia
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ER法を用いた自由エネルギー計算によるセルロースの溶解性の検討2016

    • 著者名/発表者名
      松原 寛,片岡 宏平,松下 まど加,上田 一義
    • 学会等名
      セルロース学会
    • 発表場所
      つくばかぴお
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] セルロース誘導体の側鎖が分極率異方性に及ぼす影響の計算化学による評価2016

    • 著者名/発表者名
      早川大地、広野修一、上田一義
    • 学会等名
      セルロース学会
    • 発表場所
      つくばかぴお
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 分子シミュレーションで見るセルロースおよびその誘導体の構造と物性2015

    • 著者名/発表者名
      上田一義
    • 学会等名
      第83回武蔵野地区高分子懇話会
    • 発表場所
      東京女子大学72年記念館
    • 年月日
      2015-11-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] セルロース系分子の構造と物性に関する分子シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      上田一義
    • 学会等名
      計算科学研究センター ワークショップ FY2015
    • 発表場所
      自然科学研究機構、岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure and the interactions in the crystal structure of cellulose IIII calculated by using ab initio molecular dynamics simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuyoshi Ueda, Tetsuya Ishikawa, Hitomi Miyamoto, Daichi Hayakawa
    • 学会等名
      2015 Tech Connect
    • 発表場所
      Washington D. C., Gaylord National Hotel & Convention Center
    • 年月日
      2015-07-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一軸延伸セルローストリアセテートフィルムの複屈折の計算化学による評価2015

    • 著者名/発表者名
      早川大地、上田一義
    • 学会等名
      セルロース学会第22回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 計算化学による一軸延伸セルローストリアセテートフィルムの複屈折の検討2015

    • 著者名/発表者名
      早川大地、上田一義
    • 学会等名
      第64回高分子学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of the SLP-76 ligand recognition mechanism of Mona/gadsby molecular dynamics simulation2014

    • 著者名/発表者名
      植村宜行、上田一義
    • 学会等名
      CBI学会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算によるセルロースIIII結晶構造の解析2014

    • 著者名/発表者名
      石川哲也 宮本ひとみ 早川大地 上田一義
    • 学会等名
      高分子学会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] セルロースの溶媒和:セロビオースのPMFマップ作成による計算化学的検討2014

    • 著者名/発表者名
      片岡宏平、上田一義
    • 学会等名
      高分子学会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] セルロースIおよびII型結晶中の水素結合様式の網羅的検討2014

    • 著者名/発表者名
      早川大地、上田一義、CERMAV 西山義春、Karim Mazeau
    • 学会等名
      セルロース学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 直接染料がセルロース結晶化抑制に与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      宮本ひとみ、湯口宣明、平瀬龍三、上田一義、山根千弘
    • 学会等名
      セルロース学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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