投稿者: 博佐藤

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 127-129, by J-STAGE]
<Title:> 光受容タンパク質の機構解明に向けた分割統治型時間依存密度汎関数強束縛法の開発
<Author(s):> 河本　奈々, 吉川　武司, 小野　純一, 中井　浩巳
<Corresponding author E-Mill:> nakai(at)waseda.jp
<Abstract:> The divide-and-conquer (DC) method was extended to time-dependent density functional tight-binding (TDDFTB) theory to enable excited-state calculations of large systems, as denoted by DC-TDDFTB. In this article, the implementation of TDDFTB and DC-TDDFTB methods into our in-house program, DC-DFTB-K, is explained. Dependence of CPU time on system-size for the DC-TDDFTB calculations indicates significant reduction of computational cost by adopting the DC method. Owing to the feature, excited-state calculations for whole photoactive yellow protein (PYP) surrounded by 4684 water molecules could be carried out in order to examine the hydrogen bond between p-coumaric acid and Glu46 in PYP.
<Keywords:> Divide-and-conquer method, Time-dependent density-functional tight-binding method, Photoactive yellow protein, Excited state, ??i??p??/i??-Coumaric acid.
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/3/17_2018-0032/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 117-119, by J-STAGE]
<Title:> グラフ理論と分子力場法によるNaクラスター全異性体の安定性の解析
<Author(s):> 関根　理香, 室野　あゆみ, 岡倉　雅弥, 小林　陽介, 仲上　祐斗
<Corresponding author E-Mill:> sekine.rika(at)shizuoka.ac.jp
<Abstract:> All isomers for sodium clusters up to Na₉ were investigated by graph theory where a vertex and an edge correspond to atom and bond between adjacent atoms, respectively. All isomers, more than 10 million, for Na₁₀ were listed. Structural features for sodium clusters up to Na₉ were elucidated by using graph theory. Furthermore, geometrically forbidden graphs were excluded by using molecular mechanics.
<Keywords:> Keywords Graph theory, Molecular mechanics, Sodium cluster, H ckel Method, Metal cluster, Isomer, Connected simple graph
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/3/17_2018-0026/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 113-116, by J-STAGE]
<Title:> 分子動力学シミュレーションを用いたナトリウムホウ酸塩ガラスにおけるホウ酸異常現象の考察
<Author(s):> 山本　優也, 澤口　 直哉, 佐々木　眞
<Corresponding author E-Mill:> 16096004(at)mmm.muroran-it.ac.jp
<Abstract:> We investigated the structural units of xNa₂O-(1 – x) B₂O₃ glasses using molecular dynamics (MD) simulation with the interatomic potential provided by first-principles calculations. The results are consistent with experimental trends in interatomic distance, linear thermal expansion coefficient and BO₄ units. The amount of 5- to 8-membered rings at x = 0.2 is larger than the other composition range. This suggests that the structural unit constructed by a few rings is related to suppression of thermal expansion.
<Keywords:> Molecular dynamics simulation, Borate glasses, Boron oxide anomaly, Oxide glasses
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/3/17_2018-0029/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 111-112, by J-STAGE]
<Title:> 大学初年度向け化学教育のためのScratchプログラムの開発
<Author(s):> 満野　仁美, 中川　知樹, 土居　英男, 望月　祐志
<Corresponding author E-Mill:> fullmoon(at)rikkyo.ac.jp
<Abstract:> We have developed several Scratch-based educational programs for the students in a first-year university chemistry course. Demonstrative programs were made for chemical bonding and chemical thermodynamics. Making of such programs could be easy even for students without coding skills and be valuable for self-education as well.
<Keywords:> キーワード：Scratch, Educational program, Chemistry course, Self-education
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/3/17_2018-0022/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> X線小角散乱と散逸粒子動力学法を用いた脂質膜およびベシクル形成メカニズムの解明
<Author(s):> 新庄　永治, 奥脇　弘次, 土居　英男, 望月　祐志, 古石　誉之, 福澤　薫, 米持　悦生
<Abstract:> ドラッグ・デリバリー・システムにおけるナノ微粒子設計の効率化のために，分子シミュレーションによる物性予測や原子分解能のメカニズム解明が望まれている．本研究では，散逸粒子動力学 (DPD) 法とX線小角散乱を用いて，脂質二重膜および混合脂質のベシクル形成の分子メカニズムを明らかにすることを目的として検討を行った．DPDシミュレーションに用いる相互作用パラメータは，フラグメント分子軌道 (FMO) 法を用いて高精度に算定した(FMO-DPD法)．脂質二重膜形成の結果から，飽和結合のみをもつリン脂質 (DPPC) よりも不飽和結合をもつリン脂質 (DOPC) の方が，膜流動性が高いことが分かった．さらに，リン脂質と正電荷脂質を混合したベシクルの形成では，正電荷脂質の比率が増えるにつれて膜の流動性が高くなり，球から扁平球へと形状が変化することが明らかとなった．
<Keywords:> Lipid bilayer, vesicle, Dissipative particle dynamics (DPD), Fragment molecular orbital (FMO) method, SAXS
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0012/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> 天然有機化合物にもとづくNTG-活性辞書システムの開発
<Author(s):> 桂樹　哲雄, 金谷　重彦, 高橋　由雅
<Corresponding author E-Mill:> katsuragi(at)cs.tut.ac.jp
<Abstract:> 本研究では，天然有機化合物を対象とした，環系骨格構造とその関連する生理活性を相互に検索することができる辞書システムNTGdic/BOC (NTG dictionary for Bioactive Organic Compounds)を開発した．NTG (Non-Terminal vertex Graph)として表される環系骨格構造に注目し，天然有機化合物データベースKNApSAcK familyに収録されている51247件の化合物の化学構造式を対象に，単純グラフ，頂点重み付きグラフなど5種類の異なるグラフ表現を用いて，延べ57867件のNTGを抽出するとともに，既知の140種類の生理活性との関連付けを行った．これらの結果は関係データベース(関係辞書)としてシステムに実装した．NTGdic/BOCでは，構造エディタを用いて作画入力したクエリ化合物の化学構造式から，利用者が指定するグラフ表現レベルでのNTGを自動的に抽出し，NTG-活性辞書を用いて，関連する生理活性を参照することができる．一方，生理活性からNTG骨格構造を検索することや，各々のNTGの由来化合物を参照することもできる．また，類似構造(または類似NTG)検索も利用可能である．
<Keywords:> Molecular framework, Structure similarity, Biological activity, NTG, Natural organic compound
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2017-0049/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan -International Edition Vol.4, -, by J-STAGE]
<Title:> Determining the Three-phase Equilibrium Diagrams for Water, Oxygen, Propane and Lithium Using van der Waals Equations of State
<Author(s):> Yosuke KATAOKA
<Abstract:> In the present work, phase diagrams in (pressure, temperature) space were calculated for water, oxygen, propane and lithium, employing van der Waals (vdW) equations of state, similar to an approach previously employed for argon. These calculations allowed the triple point temperatures to be obtained. The experimentally-determined triple point pressure values (p3) normalized by the critical point pressure (pc) (that is, p3/pc) are known to exhibit a significant correlation with the normalized triple point temperature (T3/Tc), and the present results reproduce this correlation qualitatively. This work also demonstrated that the low-density solid, high-density solid, liquid and gas-phases of water produce a phase diagram similar to that of the ice-water system.
<Keywords:> Three-phase equilibrium, Van der Waals equation of state, Vapor pressure, Sublimation pressure, Melting curve, Water, Oxygen, Propane, Lithium
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccjie/4/0/4_2017-0042/_html

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan -International Edition Vol.4, -, by J-STAGE]
<Title:> Extension of a van der Waals Equation of State to the Solid-liquid-vapor Phases of a Lennard-Jones System
<Author(s):> Yosuke KATAOKA
<Corresponding author E-Mill:> yosuke.kataoka(at)koganei-md.com
<Abstract:> An existing van der Waals (vdW) equation of state (EOS) based on hard-sphere repulsions during intermolecular interactions was extended to a Lennard-Jones (LJ) system. Specifically, an EOS for a perfect solid and liquid v5 (Y. Kataoka and Y. Yamada, J. Comput. Chem. Jpn.,12, 181 189 (2013)) was simplified to satisfy the Rigby conditions for a generalized vdW EOS. The phase diagram of argon was reproduced in pressure-temperature space using this extended EOS, and a phase diagram in temperature-density space was also generated and found to be qualitatively consistent with the LJ system.
<Keywords:> Van der Waals equation of state, Phase diagram, Critical point, Triple point, Perfect solid, Perfect liquid, Melting curve, Boiling pressure, Sublimation pressure
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccjie/4/0/4_2017-0043/_html

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 85-91, by J-STAGE]
<Title:> MOPAC2016新ハミルトニアンによる水素結合,Diels-Alder 反応, イソシアネートのウレタン化反応,光異性化反応等 のシミュレーション解析と評価
<Author(s):> 染川　賢一, 上田　岳彦
<Corresponding author E-Mill:> somekw(at)voice.ocn.ne.jp
<Abstract:> 最近のMOPAC2016ハミルトニアンPM7を用いて, 基礎的な化学結合, 水素結合(Hb), 立体選択的Diels-Alder (DA) 反応, 実用的なイソシアネートのウレタン化反応そして光異性化反応等のシミュレーション解析を行い, その構造とエネルギー情報につき、実験値および他の計算値と比較評価した. 上記一部につき前報[1]では PM6法で可成りの理解は得られたが, 問題点のあることも指摘した. PM7での解析では、分子内、分子間の結合 距離とエネルギーの小さい変化の評価で向上が見られ, 分散力算出等の改善の有効性が示唆された. 例えば上記 反応2例では、より大きい水素結合エネルギー(E_Hb)と分子間相互作用エネルギー(E_Ln)の算出で安定錯体 (B)の存在推定と, より実験値に近い活性化エネルギー(E_a)が見積られ, Figure 1等の反応プロセスと遷移状態(TS)の評価改善が推定され, またBなどの低温での解析実験法を提案した. 簡便で定量性の改善された MOPAC2016は教育や実験の現場等で積極的活用が期待される.
<Keywords:> MOPAC2016, PM7, B3LYP, MP2, Isocyanate, Urethane, Diels-Alder reaction, Photochromism, Activation energy, Molecular simulation, Hydrogen bond, Molecular interaction energy
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/2/17_2017-0069/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 102-109, by J-STAGE]
<Title:> フラグメント分子軌道(FMO)法を用いた散逸粒子動力学シミュレーションのための有効相互作用パラメータ算出の自動化フレームワーク
<Author(s):> 奥脇　弘次, 土居　英男, 望月　祐志
<Corresponding author E-Mill:> okuwaki(at)rikkyo.ac.jp
<Abstract:> 近年，用途に応じて目的の機能を有した材料開発の要求が高まっており，大規模な構造予測のためのシミュレーションが注目を浴びている．私達は，今回，散逸粒子動力学(DPD: Dissipative Particle Dynamics)シミュレーションを例に，有効相互作用パラメータ(χパラメータと呼ばれる) をフラグメント分子軌道(FMO)法から算定するためのフレームワークとワークフローシステムを開発した．FMO計算は非経験的であるため，高分子系素材に関わるほとんどの有機化合物に対して使うことが可能であり，χパラメータの算定に対して汎用性を持つと考えられる．この報告では，本システム(FCEWS: FMO-based Chi-parameter Evaluation Workflow System)の開発の目的，理論的な背景，ならびにソフトウェアについて解説する．
<Keywords:> Dissipative particle dynamics, DPD, fragment molecular orbital, FMO, chi-parameter
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/2/17_2017-0048/_article/-char/ja/