低エネルギー電子による生体分子損傷の第一原理シミュレーション法の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21550005
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 高柳 敏幸 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90354894)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 電子衝突 / 放射線損傷 / 分子アニオン / アニオンクラスター

研究概要

放射線照射によって生成する2次電子のエネルギーがイオン化エネルギーより低い場合でも生体損傷を起こすことが最近指摘されている。本研究課題では、低エネルギー電子による生体分子の損傷過程を分子レベルで解明するために、理論的な立場から研究を行った。水や極性分子による余剰電子の束縛機構を理論的に明らかにし、軽い原子の核量子効果の重要性を指摘した。また、低エネルギー電子による多原子分子の解離性電子付着過程の断面積を計算する計算コードを開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum tautomerization in porphycene and its isotopomers : Path-integral molecular dynamics simulations (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, S. Sugawara, T. Takayanagi, M. Shiga, M. Tachikawa
  • 雑誌名: Chem. Phys 巻: 394 ページ: 46-51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study on mechanisms of structural rearrangement and ionic dissociation in the HCl(H_2O)_4 cluster with path-integral molecular dynamics simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Sugawara, T. Yoshikawa, T. Takayanagi, M. Tachikawa
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 501 ページ: 238-244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum proton transfer in hydrated sulfuric acid clusters : A perspective from semi empirical path integral simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Sugawara, T. Yoshikawa, T. Takayanagi, M. Shiga, M. Tachikawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 115 ページ: 11486-11494
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study on the mechanism of double proton transfer in porphycene by path-integral molecular dynamics simulations (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, S. Sugawara, T. Takayanagi, M. Shiga, M. Tachikawa
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 496 ページ: 14-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study on the excess electron binding mechanism in the [CH_3NO_2・(H_2O)_n]. (n=1-6) anion clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Motegi, T. Takayanagi, T. Tsuneda, K. Yagi, R. Nakanishi, T. Nagata
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 114 ページ: 8939-8947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Path-integral molecular dynamics simulations of hydrated hydrogen chloride cluster HCl(H_2O)_4 on a semi empirical potential energy surface (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Takayanagi, K. Takahashi, A. Kakizaki, M. Shiga, M. Tachikawa
  • 雑誌名: Chem. Phys 巻: 358 ページ: 196-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study on the mechanism of low-energy dissociative electron attachment for uracil (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Takayanagi, T. Asakura, H. Motegi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 113 ページ: 4795-4801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study on the transformation mechanism between dipole-bound and valence-bound anion states of small uracil-water clusters and their photoelectron spectra (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Motegi, T. Takayanagi
  • 雑誌名: J. Mol. Struct.(THEOCHEM) 巻: 907 ページ: 85-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Path-integral molecular dynamics simulations of glycine.(H_2O)_n (n=1.7) clusters on semiempirical PM6 potential energy surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, H. Motegi, A. Kakizaki, T. Takayanagi, M. Shiga, M. Tachikawa
  • 雑誌名: Chem. Phys 巻: 365 ページ: 60-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Path-integral molecular dynamics simulations for water anion clusters (H_2O)_5. and (D_2O)_5 (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Takayanagi, T. Yoshikawa, H. Motegi, M. Shiga
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 482 ページ: 195-200
• [学会発表] 低エネルギー電子付着による分子解離とアニオン生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高柳敏幸
  • 学会等名: 日本物理学会第67年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(西宮)
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] Quantum dynamics study on muonium chemical reactions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Takayanagi, T. Tanaka, T. Kobayashi
  • 学会等名: XVIIIth Symposium on Atomic, Cluster and Surface Physics 2012
  • 発表場所: Alpe d'Huez, France
  • 年月日: 20120122-27
• [学会発表] Quantum simulations for double proton transfer processes (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, T. Takayanagi
  • 学会等名: XVIIIth Symposium on Atomic, Cluster and Surface Physics 2012
  • 発表場所: Alpe d'Huez, France
  • 年月日: 20120122-27
• [学会発表] 経路積分計算によるプロトン移動反応の量子描像 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高柳敏幸
  • 学会等名: 化学反応経路探索のニューフロンティア2011
  • 発表場所: 北海道大学(札幌)
  • 年月日: 20110923-24
• [学会発表] 星間におけるアミノ酸前駆体の合成経路の理論的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上野啓二, 高柳敏幸
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌)
  • 年月日: 20110920-23
• [学会発表] 水和された極性分子クラスター中の余剰電子の束縛機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉本美生, 茂木春樹, 高柳敏幸, 永田敬, 中西隆造
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌)
  • 年月日: 20110920-23
• [学会発表] Mu+F_2, FMu+F反応の理論研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中友和, 高柳敏幸
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌)
  • 年月日: 20110920-23
• [学会発表] Quantum tautomerization in porphycene and its istopomers : Path. integral molecular dynamics simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉川武宏, 菅原修一, 高柳敏幸, 志賀基之, 立川仁典
  • 学会等名: 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 20110902-08
• [学会発表] Quantum proton transfer in hydrated sulfuric acid clusters (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原修一, 吉川武宏, 高柳敏幸, 志賀基之, 立川仁典
  • 学会等名: 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 20110902-08
• [学会発表] Quantum dynamics study of the MuFF reaction system (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中友和, 高柳敏幸
  • 学会等名: 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 20110902-08
• [学会発表] 電子衝突と分子アニオン (2011)
  • 著者名/発表者名: 高柳敏幸
  • 学会等名: 原子衝突研究協会第36回年会
  • 発表場所: 新潟大学(新潟)
  • 年月日: 20110617-19
• [学会発表] Theoretical study on the mechanism of double proton transfer and isotope effect in porphycene by path. integral molecular dynamics simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉川武宏, 菅原修一, 高柳敏幸, 志賀基之, 立川仁典
  • 学会等名: 第27回化学反応討論会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京)
  • 年月日: 20110608-10
• [学会発表] Quantum dynamics calculations of FH+F and FMu+F reactions (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中友和, 高柳敏幸
  • 学会等名: 第27回化学反応討論会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京)
  • 年月日: 20110608-10
• [学会発表] Quantum proton transfer in hydrated sulfuric acid clusters from path. integral molecular dynamics simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原修一, 吉川武宏, 高柳敏幸, 志賀基之, 立川仁典
  • 学会等名: 第27回化学反応討論会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京)
  • 年月日: 20110608-10
• [学会発表] ポルフィセンの二重プロトン移動に関する理論的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川武宏, 菅原修一, 高柳敏幸, 志賀基之, 立川仁典
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学(吹田)
  • 年月日: 20100914-17
• [学会発表] Current status and perspective of chemical reaction dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: 高柳敏幸
  • 学会等名: 第26回化学反応討論会
  • 発表場所: 広島大学(東広島)
  • 年月日: 20100602-04
• [学会発表] Path-integral molecular dynamics simulations of hydrated hydrogen chloride cluster HCl(H_2O)_4 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菅原修一, 吉川武宏, 高柳敏幸, 志賀基之, 立川仁典
  • 学会等名: 第26回化学反応討論会
  • 発表場所: 広島大学(東広島)
  • 年月日: 20100602-04
• [学会発表] Theoretical study of the H+F_2 and Mu+F_2 reactions (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中友和, 高柳敏幸
  • 学会等名: 第26回化学反応討論会
  • 発表場所: 広島大学(東広島)
  • 年月日: 20100602-04
• [学会発表] Path.-integral molecular dynamics simulations of porphycene on semiempirical PM6 potential energy surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川武宏, 菅原修一, 高柳敏幸, 志賀基之, 立川仁典
  • 学会等名: 第26回化学反応討論会
  • 発表場所: 広島大学(東広島)
  • 年月日: 20100602-04
• [学会発表] Nuclear quantum effects in helium complex and uracil anion (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Takayanagi
  • 学会等名: The 69th Okazaki Conference on New Frontier in Quantum Chemical Dynamics
  • 発表場所: IMS(Okazaki), Japan
  • 年月日: 20100221-23
• [学会発表] Quantum dynamics studies of molecules and clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Takayanagi
  • 学会等名: XVIIth Symposium on Atomic, Cluster and Surface Physics 2010
  • 発表場所: Obergurgl(Innsbruck), Austria
  • 年月日: 20100124-29
• [学会発表] Theoretical study of uracil anion (2009)
  • 著者名/発表者名: 茂木春樹, 朝倉智子, 高柳敏幸
  • 学会等名: 第25回化学反応討論会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティー(さいたま)
  • 年月日: 20090601-03
• [学会発表] Theoretical study of stable helium complex HeBeO (2009)
  • 著者名/発表者名: 茂木春樹, 柿崎陽, 高柳敏幸, 武次ゆり子, 武次徹也, 志賀基之
  • 学会等名: 第25回化学反応討論会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティー(さいたま)
  • 年月日: 20090601-03