宇宙における分子生成と物質進化

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 宇宙における分子進化：星間雲から原始惑星系へ
• 研究課題/領域番号: 25108004
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 深澤 倫子 明治大学, 理工学部, 准教授 (40409496)
• 研究分担者: 田地川 浩人 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10207045) ; 三浦 均 名古屋市立大学, その他の研究科, 准教授 (50507910)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: 星間分子雲 / 物質進化 / 計算機シミュレーション

研究実績の概要

本課題では、古典分子動力学法、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法、第一原理法、数値シミュレーション等の理論的手法を用いて、星間分子雲から原始惑星系に至るプロセスで起こる氷および有機物の生成・進化の過程をミクロおよびマクロな視点から解明することを目的としている。この目的を達成するために、(1)アモルファス表面構造の解明、(2)アモルファス表面における吸着・拡散および表面反応機構の解明、(3)原始惑星系における低分子の熱変性過程の解明、(4)星間分子雲および原始惑星系における分子進化シナリオの構築、以上4つの個別目標を設定している。目標(1)(2)については分子シミュレーションを手法とするミクログループが、目標(3)(4)については数値シミュレーションを手法とするマクログループが担当し、各課題を推進している。
これまでの成果として、ミクログループでは、表面構造および表面反応を解析するためのプログラムを構築し、解析方法を確立した。また、マクログループでは、衝撃波に伴うの蒸発・昇華過程のモデル化に成功している。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

おおむね順調に研究が進んでいる。これまでの研究により、極低温下のアモルファス
表面構造や表面拡散を計算するための解析法を確立できた。また、衝撃波による氷ダストの蒸発過程や、降着衝撃波による揮発性物質の昇華過程のモデル化に成功している。

今後の研究の推進方策

今後、理論班内および、実験班・観測班との連携を一層強化する。理論班内では、分子シミュレーションにより表面構造と表面反応を研究するミクログループと、分子雲で起こる多数の化学反応による分子進化を追跡するマクログループに分かれて各課題を推進している。これまでも、ミクロな素過程とマクロな分子進化を繋ぐことを念頭に各研究を進めてきたが、今後さらにグループ間および他班との連携を強化し、研究期間内に「分子進化の統一シナリオの構築」という最終目標を達成したい。

研究成果

• [雑誌論文] A New Estimate of Chondrule Cooling Rate Deduced from an Analysis of Compositional Zoning of Relict Olivine (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Miura, T. Yamamoto
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 147 ページ: 54
  • DOI: doi:10.1088/0004-6256/147/3/54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Crosslinker Density on the Polymer Network Structure in Poly-N,N-dimethylacrylamide Hydrogels (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ikeda-Fukazawa, N. Ikeda, M. Tabata, M. Hattori, M. Aizawa, S. Yunoki, and Y. Sekine
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics 巻: 51 ページ: 1017-1027
  • DOI: 10.1002/polb.23305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionization dynamics of the water trimer: A direct ab initio MD study (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tachikawa and T. Takada
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 415 ページ: 76-83
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2012.12.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double pi-pi stacking dynamics of benzene trimer cation: direct ab initio molecular dynamics (AIMD) Study (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tachikawa
  • 雑誌名: Theor. Chem. Acc. 巻: 132 ページ: UNSP 1374
  • DOI: 10.1007/s00214-013-1374-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of Hydroxyl OH Radical with Graphene Surface: A Density Functional Theory Study (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tachikawa, T. Iyama and H. Kawabata
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 ページ: 01AH01
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.01AH01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density Functional Theory (DFT) Study on Interaction of Carbon Free Radicals with Graphene Surface (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Iyama and H. Tachikawa
  • 雑誌名: Mol. Cryst. Liq. Cryst. 巻: 579 ページ: 10-16
  • DOI: 10.1080/15421406.2013.804793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of impurity on growth hysteresis and oscillatory growth of crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Miura and K. Tsukamoto
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 13 ページ: 3588-3595
  • DOI: 10.1021/cg400558b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Achiral Metastable Crystals of Sodium Chlorate Forming Prior to Chiral Crystals in Solution Growth (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Niinomi, T. Yamazaki, S. Harada, T. Ujihara, H. Miura, Y. Kimura, T. Kuribayashi, M. Uwaha, and K. Tsukamoto
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 13 ページ: 5188-5192
  • DOI: 10.1021/cg401324f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interplay of Chemistry and Dynamics in the Low-Mass Star Formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Aikawa, Y.
  • 雑誌名: Chemical Reviews 巻: 113 ページ: 8961-8980
  • DOI: 10.1021/cr4003193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water in Protoplanetary Disks: Deuteration and turbulent mixing (2013)
  • 著者名/発表者名: Furuya, K., Aikawa, Y., Nomura, H., Hersant, F., Wakelam, V.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 779 ページ: 11-29
  • DOI: 10.1088/0004-637X/779/1/11
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Survey of H2O, CO2, and CO Ice Features toward Background Stars and low-mass Young Stellar Objects Using AKARI (2013)
  • 著者名/発表者名: Noble, J. A., Fraser, H. J., Aikawa, Y., Pontoppidan, K. M. & Sakon, I.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 775 ページ: 85-108
  • DOI: 10.1088/0004-637X/775/2/85
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA Observations of the IRDC Clump G34.43+00.24 MM3: Hot Core and Molecular Outflows (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Sakai, N., Foster, J. B., Sanhueza, P., Jackson, J. M., Kassis, M., Furuya, K., Aikawa, Y., Hirota, T. & Yamamoto, S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 775 ページ: 31-36
  • DOI: 10.1088/2041-8205/775/1/L31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Instability behind a Shock Wave in H I and Molecular Clouds (2013)
  • 著者名/発表者名: Aota, T., Inoue, T., Aikawa, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 775 ページ: 26-34
  • DOI: 10.1088/0004-637X/775/1/26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interstellar Detection of c-C3D2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Spezzano, S., Brünken, S., Schilke, P., Caselli, P., Menten, K. M., McCarthy, M. C., Bizzocchi, L., Trevinõ-Morales, S. P., Aikawa, Y., Schlemmer, S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 769 ページ: 19-24
  • DOI: 10.1088/2041-8205/775/1/L31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diagnosing Gas Dispersal Processes in Protoplanetary Disks (2013)
  • 著者名/発表者名: Nomura, H., Walsh, C., Millar, T. J., Aikawa, Y.
  • 雑誌名: ASP Conference Series 巻: 479 ページ: 209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deuterated Water in Turbulent Protoplanetary Disks (2013)
  • 著者名/発表者名: Furuya, K., Aikawa, Y., Nomura, H., Hersant, F., Wakelam, V.: Deuterated
  • 雑誌名: ASP Conference Series 巻: 476 ページ: 383
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Influences of Disk Winds on Chemical Evolution of Plotoplanetary Disks (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto, D., Nomura, H., Heinzeller, D., Walsh, C., Millar, T. J., Saigo, K.
  • 雑誌名: ASP Conference Series 巻: 476 ページ: 393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water in Protoplanetary Disks: Deuteration and Turbulent Mixing (2013)
  • 著者名/発表者名: Furuya, K., Aikawa, Y., Nomura, H., Hersant, F., Wakelam, V.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 779 ページ: 11
  • DOI: 10.1088/0004-637X/779/1/11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Enhancement of the Surface Density in the Protoplanetary Ring Surrounding HD 142527 (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa, Tsukagoshi, Momose, Saigo, Ohashi, Kitamura, Inutsuka, Muto, Nomura, Takeuchi, Kobayashi, Hanawa, Akiyama, Honda, Fujiwara, Kataoka, Takahashi, Shibai
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 ページ: L14
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.L14
  • 査読あり
• [学会発表] Structure and properties of ice in hydrogels (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, T. Ikeda-Fukazawa, S. Chi, K. Andrews, J. A. Fernandez-Baca, and H. Fukazawa
  • 学会等名: 13th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
  • 発表場所: Thayer School of Engineering at Dartmouth, USA
  • 年月日: 2014-03-17 – 2014-03-20
• [学会発表] 原始惑星系円盤における星間塵表面反応による複雑な有機分子生成モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村英子
  • 学会等名: 「自然科学における階層と全体」シンポジウム
  • 発表場所: 桑山ビル(名古屋)
  • 年月日: 2014-02-20 – 2014-02-21
• [学会発表] 水和ペプチドへの宇宙線照射効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福澄孝博, 田地川浩人
  • 学会等名: 日本化学会北海道支部2014年冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-01-27 – 2014-01-28
• [学会発表] ベンゾフェノンへの光照射効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井山哲二, 加藤晃一, 田地川浩人
  • 学会等名: 日本化学会北海道支部2014年冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-01-27 – 2014-01-28
• [学会発表] リチウムイオンの脱溶媒和ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部薫明, 田地川浩人
  • 学会等名: 日本化学会北海道支部2014年冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-01-27 – 2014-01-28
• [学会発表] グラフェンとマグネシウムとの相互作用の理論解明：DFT計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一, 井山哲二, 田地川浩人
  • 学会等名: 日本化学会北海道支部2014年冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-01-27 – 2014-01-28
• [学会発表] 水和結合クラスターへの光照射効果：理論的アプローチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 高田知哉, 田地川浩人
  • 学会等名: 日本化学会北海道支部2014年冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-01-27 – 2014-01-28
• [学会発表] 不純物によるステップ前進速度のカタストロフィック変化に関する数理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦均，塚本勝男
  • 学会等名: 『結晶成長の数理』第8回研究会
  • 発表場所: 学習院大学
  • 年月日: 2013-12-25 – 2014-12-26
• [学会発表] 原始惑星系円盤における複雑な有機分子生成モデル (2013)
  • 著者名/発表者名: 野村英子
  • 学会等名: 新学術領域研究「宇宙における分子進化」第一回全体集会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2013-11-27 – 2013-11-28
• [学会発表] Type IIコンドリュールに含まれるカンラン石斑晶に見られるFeO-rich overgrowth層の形成条件 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦均，山本哲生
  • 学会等名: 日本惑星科学会2013年秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市民会館
  • 年月日: 2013-11-20 – 2013-11-22
• [学会発表] 不純物によるステップ前進速度のカタストロフィック変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦均，塚本勝男
  • 学会等名: 第43回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
  • 年月日: 2013-11-06 – 2013-11-08
• [学会発表] Barred-olivine組織形成のフェーズフィールド計算(2) (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦均
  • 学会等名: 本鉱物科学会2013年年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-13
• [学会発表] 原始惑星系円盤の分子輝線観測と化学モデル (2013)
  • 著者名/発表者名: 野村英子
  • 学会等名: 原始惑星系円盤研究会
  • 発表場所: 国立天文台
  • 年月日: 2013-08-19 – 2013-08-22
• [学会発表] Role of impurity on growth hysteresis and oscillatory growth of crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Miura, K. Tsukamoto
  • 学会等名: 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 2013-08-11 – 2013-08-16
• [学会発表] Cooling rate of chondrule estimated from compositionally-zoned olivine (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Miura, Tetsuo Yamamoto
  • 学会等名: The 7th meeting on Cosmic Dust
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2013-08-05 – 2013-08-09