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[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> Li and Na Interaction with Ti₂C-MXene: A First-Principles Calculation
<Author(s):> Shunsuke KURAHASHI, Saeid ARABNEJAD, Hiroshi USHIYAMA, Koichi YAMASHITA
<Corresponding author E-Mill:> yamasita(at)chemsys.t.u-tokyo.ac.jp
<Abstract:> This article presents a density functional theory (DFT) study that explores the chemical interactions and mechanisms in Li/Na-MXene systems with the aim of improving the performance of rechargeable batteries. Experimental studies indicate the presence of chemical and physical adsorption mechanisms in these systems. To understand the interaction mechanisms in the charging/discharging process, we investigated the ion intercalation/adsorption process and the induced chemical shielding. Different possible surface terminations have been investigated to determine which type of interaction is more likely to exist at the interlayer surfaces. The DFT results obtained in this study suggested the use of various methods, such as surface modification and expansion of the interlayer distance, to enhance the energy storage performance; nuclear magnetic resonance measurements can be used to check whether the ideal surface modifications have been experimentally achieved.
<Keywords:> Rechargeable battery, Ti2C-MXene, Density functional theory (DFT), Energy storage, Charging/discharging process
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0050/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> Rh表面におけるNO-CO-O₂反応の温度および圧力に対する依存性の理論的解析
<Author(s):> 平井　貴裕, 大越　昌樹, 石川　敦之, 中井　浩巳
<Corresponding author E-Mill:> nakai(at)waseda.jp
<Abstract:> 三元触媒による自動車排ガス浄化反応において，NO_xの還元反応の活性や選択性は反応条件に敏感なことが知られている．この反応は，低温あるいは高温条件下，または高O₂分圧下で活性が低下する．本研究では，Rh(111)表面におけるNO-CO-O₂モデル反応系に対して，密度汎関数理論に基づいて反応速度を解析した．特に，吸着子の表面被覆率を考慮することで，固気平衡に対する温度および圧力の依存性をあらわに取り込んだ．NO還元反応の転化率が温度に対して最大値をとること，温度の上昇に伴ってNO還元反応のメカニズムがN + NO再結合からN + N再結合に変化することを見出した．吸着子の表面被覆率に対する詳細な解析から，N原子の被覆率がNO還元反応の活性および選択性に支配的な因子であることを見出した．
<Keywords:> Three-way catalyst, Rh (rhodium), NO-CO-O??sub??2??/sub?? reaction, Kinetic analysis, Density functional theory
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0035/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> コアシェル型複合金属クラスターの安定性と電子状態:理論的アプローチ
<Author(s):> 高木　望, 福田　良一, 江原　正博, 榊　茂好
<Corresponding author E-Mill:> takagi(at)esicb.kyoto-u.ac.jp
<Abstract:> 複数の金属元素からなる複合金属クラスターや微粒子は，貴金属減量触媒や卑金属触媒の候補として興味がもたれ，自動車排気ガス浄化触媒，燃料電池電極触媒などの実験分野で活発に研究がおこなわれている．新規な触媒の効率的な設計のためには，電子状態理論計算による複合金属クラスターの電子状態と安定構造, 分子吸着特性, 反応性の相関に対する知見が不可欠である．最近，銅とVIII族からXI族までの金属の複合クラスター(Cu₃₂M₆; M = Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt, Au) ，および白金とVIII，IX族金属との複合クラスター(Pt₄₂M₁₃; M = Ru, Rh, Os, Ir)に関して統一的な電子状態理論研究がおこなわれ，シェルからコアへの電荷移動がコアシェル型構造の安定性を決める一つの重要な因子であることが報告された．本総説では，それらのコアシェル型構造の安定性と電子状態，安定性を支配する因子に関する議論をまとめて紹介する．
<Keywords:> Keywords Binary metal cluster, Core-shell structure, Density functional theory, Cupper cluster, Platinum cluster
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0043/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> Electronic Origin of Catalytic Nitric Oxide Reduction upon Small Rhodium and Copper Clusters
<Author(s):> Ryoichi FUKUDA
<Corresponding author E-Mill:> fukuda(at)esicb.kyoto-u.ac.jp
<Abstract:> Both rhodium and copper show a catalytic activity for nitric oxide (NO) reduction; however, the reaction mechanisms can be different. Herein, we elucidate the difference in the NO reduction mechanisms between Rh and Cu clusters regarding the electronic structures using DFT computations and small cluster models involving four metal atoms. The computational results show that the dissociative adsorption proceeds on the Rh cluster with the reaction barrier of 33 kcal mol^-1. The calculated heat of the reaction is almost zero. On the Cu cluster, the calculated reaction barrier reaches to 78 kcal mol^-1 indicating that the dissociative adsorption hardly occurs. Instead of the dissociative adsorption, dimerization of NO initiates the catalytic NO reduction on Cu cluster. The calculated energy barrier for the dimerization is 8 kcal mol^-1. The adsorbed NO dimer has a similar stability to co-adsorbed two NO molecules. In contrast, the dimerization hardly occurs on the Rh cluster; the reaction pathway is remarkably endothermic, and a stable adsorbed product is not found. The adsorption structures of NO can explain such differences. On Cu cluster, NO takes bent-nitrosyl conformation that acts as an electron acceptor. On Rh cluster, NO acts as an electron donor having linear-nitrosyl conformation.
<Keywords:> Nitric oxide reduction, Catalytic reaction mechanism, Chemical bond, Transition metal cluster
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0037/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> 金属表面に担持した酸化物超薄膜のNO-CO反応活性
<Author(s):> 古賀　裕明, 多田　幸平, 林　亮秀, 安渡　佳典, 奥村　光隆
<Corresponding author E-Mill:> koga.hiroaki.6u(at)kyoto-u.ac.jp
<Abstract:> 金属表面に担持した酸化物超薄膜は特異的な触媒活性を示すことがある．我々はこのような酸化物/金属接合系の自動車排ガス浄化触媒としての可能性に着目し，NO-CO反応素過程を平面波基底密度汎関数計算により検討してきた．ここではTiO₂/AgとZrO₂/Cuの二つの格子整合系に関する計算結果を紹介する．いずれの系でも，金属からNOへの電子供与により，NOがカチオンサイト上で吸着活性化され，二量化してONNOとなる．ONNOはN₂OとOに分解し，さらにN₂OがN₂とOに分解する．表面に残ったOはCOと反応してCO₂を生成し，触媒サイクルが完結する．活性化障壁や吸着エネルギーの計算値から，TiO₂/AgよりもZrO₂/Cuが触媒として優れていると予想される．物質間の差を生じる要因として，カチオン正電荷やカチオン間距離の差が挙げられる．
<Keywords:> Elements strategy, Substitute for noble metal catalysts, Automotive catalyst, Ultrathin oxide film, Density functional theory
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0039/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 163-171, 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/17/4/17_2017-0049/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 172-179, 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/17/4/17_2018-0012/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 180-187, by J-STAGE]
<Title:> 可視光の衛星画像の海面の色相変化を用いた広域海洋汚染の調査方法の開発
<Author(s):> 神部　順子, 小原　裕二, 青山　智夫, 長嶋　雲兵
<Corresponding author E-Mill:> nagashima(at)j-focus.or.jp
<Abstract:> 可視光の衛星画像を新たな環境科学の研究資料及び教材とするための解析手法を開発した．環境の異変は特に微細な色相の変化に現れるので，色相とコントラストの強調法を新たに開発し, その手法を用いて2018年1月のタンカーSanchi号の沈没事故後のひまわり8号撮影の衛星写真を解析したところ，海中に投棄された凝縮物(Condensate)の影響は見いだせなかったが，重油と考えられる海面の黒色帯が存在することが分かった．また東シナ海の富栄養化が日本の排他的経済水域(Exclusive Economic Zone: EEZ)近くまで及んでいること，時にはその海水の一部が九州西岸に到達することが分かった．
<Keywords:> satellite image, sea hue, marine pollution, marine eutrophication, tanker accident
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/4/17_2018-0014/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan -International Edition Vol.4, -, by J-STAGE]
<Title:> Development of ConfDatMaker Software for Generating the Conformers of Metal Complexes
<Author(s):> Hiroshi SAKIYAMA
<Corresponding author E-Mill:> saki(at)sci.kj.yamagata-u.ac.jp
<Abstract:> ConfDatMaker software was developed for the purpose of generating the conformers of metal complexes. The software builds structures by symmetry operation of the inputted ligand coordinates, on the basis of the prepared enumeration results. A series of generated structures are useful for the conformational analysis.
<Keywords:> Conformer, Metal complex, Symmetry operation, Enumeration, ConfDatMaker software
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccjie/4/0/4_2018-0013/_html

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 160-162, by J-STAGE]
<Title:> FMO法によるエストロゲン受容体のリガンド結合特異性解析
<Author(s):> 関　祐哉, 加藤　司, 古石　誉之, 福澤　薫, 米持　悦生
<Corresponding author E-Mill:> k-fukuzawa(at)hoshi.ac.jp
<Abstract:> There are two subtypes (α, β) in the estrogen receptor (ER), and ERβ has binding selectivity for phytoestrogens. It is known that only two hydrophobic amino acid residues (Met336Leu and Ile373Met) differ in ligand binding pocket between subtypes. However, the mechanisms of its binding properties and subtype selectivity have not been fully understood. We evaluated the subtype selectivity by comprehensively analyzing the complex of ERβ and ligands based on the fragment molecular orbital (FMO) method. By comparing the interaction between ligand and amino acid residues of ER, it was revealed that both hydrogen bond with Glu305 and CH/π interaction with Phe356 were essential for ligand binding of ERβ, and stable interaction with Met336 and His475 would be related to β selectivity.
<Keywords:> Estrogen Receptor β, Fragment Molecular Orbital Method, PIEDA, Protein-Ligand Interaction, Subtype Selectivity
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/3/17_2018-0028/_article/-char/ja/