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[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> J-PARCミュオンビームで拓く基礎物理実験
<Author(s):> 飯沼　裕美
<Corresponding author E-Mill:> hiromi.iinuma.spin(at)vc.ibaraki.ac.jp
<Abstract:> J-PARC MLF H-Lineとハドロンホール南実験棟で行われている3つの基礎物理実験とその相互関係を紹介します．なぜミュオンが標準模型を超えた新しい物理学へのアプローチに有用なのか，ミュオンのスピンを駆使して初期宇宙の謎を探る方法をご紹介します．
<Keywords:>
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2020-0023/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.19, 46-49, by J-STAGE]
<Title:> 粗視化分子動力学法による水和モンモリロナイトの組織構造シミュレーション
<Author(s):> 木本　和志, 河村　雄行, 牧野　仁史
<Abstract:> This study proposes a 2D coarse-grained molecular dynamics (CGMD) method for the compaction simulation of montmorillonite clay.In the CGMD method, a unit structure of a water-hydrated clay molecule is coarse-grained into a particle.Thus, the deformable molecules are modeled as a set of linearly connected coarse-grained particles.As the inter-particle forces, the intra-molecular bonding and inter-molecular van der Waals forces are considered.For simplicity, the intra-molecular bonding is modeled as a linear harmonic oscillator, while the Lenard-Jones potential is used to define the van der Waals force field. With this model, the mechanical compaction of moistured montmorillonite is numerically simulated to find that 4-6 considerably deformed molecules are layered as a result of the compaction.It is also found that the simulated XRD pattern agrees with the experiment in terms of the peak angle.
<Keywords:>
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/19/2/19_2020-0006/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.19, 43-45, by J-STAGE]
<Title:> 分子軌道エネルギーと機械学習による分子物性の予測
<Author(s):> 裕之 寺前, 哲秀 松尾, 一眞 庭月野, 竜太 井上, 晋治 野口, 美燕 玄, 司 山下, 淳 高山, 真理 岡﨑, 武史 坂本
<Corresponding author E-Mill:> teramae(at)gmail.com
<Abstract:> The values of the internuclear distances and the dipole moments of 14 small molecules have been estimated by machine learning with only molecular orbital energies as the explanatory variables. We use four regression methods, partial least square (PLS), random forest (RF), Radial Basis Function Kernel Regularized Least Squares (krlsRadial), and Baysian Regularized Neural Networks (BRNN) and we report only BRNN results for the internuclear distances, and PLS results for the dipole moments. The coefficients of determination for the internulear distances and the dipole moments are 0.9318 and 0.7265, respectively. It has been proved that the internuclear distances and the dipole moments can be predicted by the molecular orbital energies only.
<Keywords:> Dipole moments, Equilibrium geometries, Eigenvalues of molecular orbital, Machine learning, Baysian regularized neural networks
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/19/2/19_2020-0005/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan -International Edition Vol.6, -, by J-STAGE]
<Title:> Development of PolyParGenv2 Software for Determination of Molecular Dynamics Simulation Parameters for Molecules with Crosslinked or Condensed Ring Structures
<Author(s):> Makoto YABE, Kazuki MORI, Jun KOYANAGI
<Corresponding author E-Mill:> kazuki.mori.013(at)ctc-g.co.jp
<Abstract:> We had previously developed o2p, a parameter conversion semi-automation program for polymers with repeating structures, and PolyParGen, a parameter acquisition program primarily meant for chainlike macromolecules. These programs use the parameters obtained via the automatic parameter generation tool. However, with these programs, it is difficult to acquire parameters of molecules with crosslinked structures or large condensed ring structures. To acquire these parameters, herein we improved the algorithm to develop PolyParGen v2. Further, this program adds Antechamber as the automatic parameter generation tool and can obtain the Amber force field parameter for polymers. This program was evaluated via simulations using graphene, carbon nanotubes, and fullerene. Our results agree with those of previous studies and verify the effectiveness of the proposed program.
<Keywords:> Molecular dynamics simulation, Macromolecules, Parameters, Gromacs, Polymer
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccjie/6/0/6_2019-0031/_html

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.19, 18-24, by J-STAGE]
<Title:> 分子模型キットからのコンピュータ解析用3次元構造ファイル取得を支援するMm2cMLソフトウェアの開発
<Author(s):> 矢部　誠, 陳　佳韻, 上田　一義, 武田　穣
<Corresponding author E-Mill:> takeda-minoru-bd(at)ynu.ac.jp
<Abstract:> 分子シミュレーションや量子化学計算には，対象分子の3次元構造ファイルが必要である．3次元構造ファイルには，構成原子の種類や座標情報，およびそれらの結合に関する情報などが含まれ，論文やweb上のデータベースなど既存のデータソースから取得することができる．これが困難な分子でも，分子モデリングソフトウェアを用いれば3次元構造ファイルを構築することができる．もし，分子模型(実体分子モデル)から3次元構造ファイルを構築できるようになれば，分子模型の構造を初期構造として計算を実行することが可能となり，より多くの高校や大学などの初学者や研究者に対して計算化学的手法の活用が促されると期待される．そこで，市販の分子模型キットで作成した実体分子モデルを計算化学的解析へと導く技術の開発を目指し，要となる 3次元構造ファイル構築ソフトウェアMm2cMLを開発した．このソフトウェアを用いれば，対象とする分子模型の2次元画像データから3次元構造ファイル構築を経て計算化学的解析へと展開することができる．本プログラムはウェブアプリケーションであり，Structure from MotionおよびMulti-View Stereoの手法に，ウェブインターフェースを組み合わせたのが特徴である．ソフトウェアによって構築した3次元構造ファイルを用いて量子化学計算を実行し，その有効性を確認した．
<Keywords:> Keywords Molecular model kit, 2D image, 3D file, Computational analysis, Web application
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/19/1/19_2019-0029/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.19, 8-17, by J-STAGE]
<Title:> 系列二分決定グラフを用いたタンパク質配列モチーフの多重表現
<Author(s):> 大和　康平, 加藤　博明, 桂樹　哲雄, 高橋　由雅
<Corresponding author E-Mill:> kato(at)hiroshima-cmt.ac.jp
<Abstract:> 本稿では，系列二分決定グラフ(SeqBDD)を用いたタンパク質配列モチーフの多重表現とそのモチーフ検索への応用について述べる．SeqBDDは，複数の文字列のような配列集合の圧縮表現である．本研究では，SeqBDDのための二つのアルゴリズムを開発した．一つ目は，対応するモチーフのアミノ酸配列を表現するSeqBDDを構築するためのもので，二つ目は状態遷移を追加することにより，SeqBDDのための決定性有限オートマトン(DFA)に相当するオートマトンを構築するためのものである．性能評価のために，マトリクスメタロプロテアーゼ(MMP)ファミリーにおいて保存されている三つのドメインを，UniProtKB/Swiss-Prot (Rel. 2017_09)から得られた555,594の全てのアミノ酸配列に対して検索した．PROSITEパターンを使用した同様の検索結果と比較して，本手法は，適合率，再現率，およびF値において良好な結果を示した．
<Keywords:> sequence binary decision diagram, Aho-Corasick algorithm, multiple representation, sequence motif, motif search
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/19/1/19_2019-0028/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.19, 1-7, by J-STAGE]
<Title:> カルサイト・ハイドロキシアパタイト結晶表面とペプチドのFMO相互作用解析
<Author(s):> 畑田　崚, 加藤　幸一郎, 奥脇　弘次, 福澤　薫, 望月　祐志
<Corresponding author E-Mill:> fullmoon(at)rikkyo.ac.jp
<Abstract:> カルサイトとその表面に特異的に吸着する DDGSDD モチーフの複合系，ハイドロキシアパタイトとESQES モチーフの複合系を対象に，フラグメント分子軌道法 (FMO 法) に基づく Pair Interaction Energy Decomposition Analysis (PIEDA) 解析を用いて，結晶-ペプチド間の相互作用エネルギーの成分解析を行った．さらに，PIEDA解析の結果や結晶-残基間の距離，残基の構造的特徴を特徴量として残基-結晶間の相互作用エネルギーの重回帰分析を行った．これらの結果を両複合系で比較したところ，カルサイト系では残基と近距離のフラグメントとの相互作用が，ハイドロキシアパタイト系では残基-結晶表面間の距離が，残基-結晶間相互作用において最も寄与が大きい特徴量であることが分かった．
<Keywords:> Biomineral, Fragment molecular orbital method, PIEDA analysis, Multiple regression
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/19/1/19_2019-0030/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> カルサイト・ハイドロキシアパタイト結晶表面とペプチドのFMO相互作用解析
<Author(s):> 畑田　崚, 加藤　幸一郎, 奥脇　弘次, 福澤　薫, 望月　祐志
<Corresponding author E-Mill:> fullmoon(at)rikkyo.ac.jp
<Abstract:> カルサイトとその表面に特異的に吸着する DDGSDD モチーフの複合系，ハイドロキシアパタイトとESQES モチーフの複合系を対象に，フラグメント分子軌道法 (FMO 法) に基づく Pair Interaction Energy Decomposition Analysis (PIEDA) 解析を用いて，結晶-ペプチド間の相互作用エネルギーの成分解析を行った．さらに，PIEDA解析の結果や結晶-残基間の距離，残基の構造的特徴を特徴量として残基-結晶間の相互作用エネルギーの重回帰分析を行った．これらの結果を両複合系で比較したところ，カルサイト系では残基と近距離のフラグメントとの相互作用が，ハイドロキシアパタイト系では残基-結晶表面間の距離が，残基-結晶間相互作用において最も寄与が大きい特徴量であることが分かった．
<Keywords:> Biomineral, Fragment molecular orbital method, PIEDA analysis, Multiple regression
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2019-0030/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 259-262, by J-STAGE]
<Title:> A Molecular Dynamics Study on Alumina/Carbon Nanotube Composite: How Does Annealing Affect Mechanical Properties?
<Author(s):> Yixin SU, Jing ZHANG, Qian CHEN, Yang WANG, Narumasa MIYAZAKI, Yusuke OOTANI, Nobuki OZAWA, Momoji KUBO
<Corresponding author E-Mill:> momoji(at)imr.tohoku.ac.jp
<Abstract:> Carbon nanotube (CNT) is conventionally expected to reinforce ceramic matrix like alumina. Previous experiments show that processing conditions such as annealing have positive effect on mechanical properties of the alumina/CNT composite. However, the reinforcing mechanism by annealing is not fully understood yet. For further improving the performance of alumina/CNT composite, this study aims to understand the reinforcing mechanism by annealing from the atomic scale with reactive molecular dynamics simulations. We conduct tensile simulations on pure alumina, non-annealed and annealed alumina/CNT composites, and then analyze the mechanical properties of the three models. Consequently, we find out that annealing enhances the interfacial interactions between alumina and CNT and reduces the interfacial slippage, so that the annealed CNT is more stretched than the non-annealed CNT, finally resulting in an improvement of the mechanical performance of composite.
<Keywords:> Carbon nanotubes, Ceramic matrix composites, Elastic properties, Reactive molecular dynamics simulations
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/5/18_2020-0001/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 257-258, by J-STAGE]
<Title:> Conversion Reaction of Polyoxometalates from Anderson Structure to Keggin Structure
<Author(s):> Teruyoshi YAMAKAWA, Kazuo EDA, Toshiyuki OSAKAI, Takahito NAKAJIMA
<Corresponding author E-Mill:> 181s225s(at)stu.kobe-u.ac.jp
<Abstract:> Aiming at developing synthetic methods of new Keggin-type polyoxometalates (POMs) that can mediate proton-conjugated multi-electron transfer reactions useful for efficient regeneration of fuels, we have investigated the reaction routes from Anderson-type POMs to Keggin-type POMs. The POM systems with various kinds of heteroatoms as their central cations were calculated using the Nudged Elastic Band (NEB) method as well as the first-principles electronic structure method. The effects of the heteroatoms on the reaction routes have been discussed.
<Keywords:> Polyoxometalates, Polyoxotungstates, NEB
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/5/18_2019-0039/_article/-char/ja/