研究内容


研究概要

小さな分子、特にイオンが複雑に入り組んだ構造の中を輸送するとき、どのような経路を輸送し、どのくらいの速さで(伝導・拡散)することができるのか?ナノスケールの世界で起きているイオン輸送現象は、生体分子(生命科学)から高分子材料(材料科学)まで、幅広い分野で重要な役割を担っています。

私たちはこういった実験では見ることの難しい時空間スケールの現象を理論(分子シミュレーション)を用いて解明し、理論的に高効率かつ高機能な分子設計を行い、実験グループと協力しながら創薬・材料開発への展開を目指しています。

分子シミュレーション

理論・計算化学の手法、特に分子動力学(MD: Molecular Dynamics)法を基盤として研究を行っています。

生体分子や高分子のシステムで起きている幅広い時空間スケールの動的性質(ダイナミクス)の解析に対応するためには、時空間スケールの異なる計算手法を組み合わせたマルチスケールシミュレーション技術が重要です。

マルチスケールシミュレーションの概念図
マルチスケールシミュレーションの概念図
  • 量子化学計算
    (量子力学のシュレディンガー方程式に則って電子状態を計算)
  • 反応MD
    (量子化学計算の結果を基に化学反応をモデル化し、古典力学の枠組みで化学反応を取り扱う)
  • 全原子MD
    (古典力学のニュートンの運動方程式に則って原子の動きを計算)
  • 粗視化MD
    (複数の原子を1つの粒子として取り扱い、より大規模な時空間スケールの現象を計算)