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[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 193-195, by J-STAGE]
<Title:> 正規表現拡張SMILESを用いた化学構造検索の提案
<Author(s):> 坂本　雅志, 藤芳　明生
<Corresponding author E-Mill:> akio.fujiyoshi.cs(at)vc.ibaraki.ac.jp
<Abstract:> This paper proposes the use of regular expressions for chemical structure search. As regular expressions dramatically improve the convenience of string search, a regular expression extension for SMILES can improve the convenience of chemical structure search．The regular expression extension for SMILES is obtained from the existing SMILES notation by adding the curly brackets “{” and “}” for range specifications, the vertical bar “|” for enumerations of choices, the asterisk “*” for repetitions of 0 or more times, and the plus“+” for repetitions of 1 or more times. Software for chemical structure search using the extended SMILES was implemented and released.
<Keywords:> キーワード：Chemical structure search, Regular expression, SMILES, Graph automaton
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/5/17_2018-0051/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 196-198, by J-STAGE]
<Title:> Principal Component Analysis for Molecular Dynamics Simulation of the Crystal Phase Transition
<Author(s):> Takako MASHIKO
<Corresponding author E-Mill:> takako.mashiko.zs(at)kyocera.jp
<Abstract:> Principal component analysis (PCA) which is one of the dimensionality reduction techniques is adapted to find the common or major factors from sampling big data. In order to be clear the trigger motion of phase transition/change, PCA performed the MD sampling coordinates of crystal structure around phase transition temperature. In this paper, we especially focus on the α – β transition using the PCA analysis to the MD trajectories. The first principal component of PCA can be approximated as a mixed motion of the rotational mode of one SiO₃-OSiO₃ bond and the bending mode of Si-O-Si angle. The result indicated that the PCA can show the trigger motion of phase transition/change as found in previous studies. We could suggest that the PCA is useful tool to understand the importance information of phase transfer/change of crystal structure.
<Keywords:> MD simulation, Principal component analysis, Phase transition
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/5/17_2018-0066/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 199-201, by J-STAGE]
<Title:> 正規表現拡張SMILESが示す化合物集合に対する部分構造探索
<Author(s):> 藤芳　明生, 坂本　雅志
<Corresponding author E-Mill:> akio.fujiyoshi.cs(at)vc.ibaraki.ac.jp
<Abstract:> This paper proposes a substructure search method for finding an element of a set of chemical structures represented by a SMILES string with regular expression extension. It is known that substructure search is an NP-hard problem in general. However, by taking advantage of a graph-theoretical characterization of chemical compounds, the proposed method runs fast enough. Software for substructure search using the proposed method was implemented and released.
<Keywords:> Substructure search, Regular expression, SMILES, Graph automaton, Treewidth
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/5/17_2018-0053/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> 第一原理計算を用いた硫化スズ電極のNaイオン電池性能評価と放電機構解明
<Author(s):> 小鷹　浩毅, 籾田　浩義, 喜多條　鮎子, 岡田　重人, 小口　多美夫
<Corresponding author E-Mill:> kotaka(at)esicb.kyoto-u.ac.jp
<Abstract:> スズ化合物は安価かつ大きな理論容量が期待されることから，Naイオン二次電池の負極材料候補として研究される物質の一つである．本研究では，Naイオン二次電池の負極材料となりうるコンバージョン系負極材料として硫化スズに着目し，その電池特性を第一原理計算を用いて調べた．負極材料とキャリアであるNaが反応した場合に生成すると予想されるNa-Sn-S系化合物を計算し，生成エネルギー解析に基づいて評価した3元系相図から充放電反応過程の生成物を明らかにした．計算から得た充放電反応式をもとに電圧容量曲線を作成し，Na / SnSハーフセル実験にて測定された充放電曲線との比較を行ったところ，実験結果をよく再現する結果を得た．さらに，充放電反応過程の生成物を特定するために，硫黄 K端のX線吸収スペクトルを計算し，実測結果と比較した．放電時にNa₂S由来のスペクトル形状変化が現れ，それが充電時に再びSnS由来のスペクトル形状に戻ることを確認した．
<Keywords:> Na-ion battery, Electrode, First-principles calculation, Battery performance, X-ray absorption spectrum.
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0041/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> 金・銀・銅クラスターの安定構造，異性化反応経路，およびNO解離反応経路の探索とその電子物性
<Author(s):> 近藤　有輔, 高原　里奈, 毛利　広野, 高木　牧人, 前田　理, 岩佐　豪, 武次　徹也
<Corresponding author E-Mill:> tiwasa(at)sci.hokudai.ac.jp
<Abstract:> 原子クラスターは自由度が高いために多くの構造異性体を持つ．通常の理論研究では，その最安定構造の探索と続く電子物性解析が主であったが，近年の理論化学的手法の発展により，安定構造間の異性化反応や，異性体を含めた触媒活性の研究が可能になってきた．本研究では，金，銀，銅のクラスターを対象として安定構造および異性化反応経路，およびNO解離の触媒反応経路の探索を行いその比較を行った．異性化反応の計算からは，金と銀に比べると銅は異性化反応の障壁が高く，これはバルクのモース硬度と同様の傾向を示していた．NO解離反応の触媒作用に関しては，金と銀は障壁が高い一方で，銅は障壁が低く，安価で豊富な元素による触媒の可能性があることが分かった．
<Keywords:> Keywords AFIR, metal cluster, isomerization, NO dissociation, cluster catalyst, Density functional theory
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0044/_article/-char/ja/

[Advanced Published online Journal of Computer Chemistry, Japan, by J-STAGE]
<Title:> 金属電極電解液界面の古典動力学シミュレーション
<Author(s):> 中農　浩史, 佐藤　啓文
<Corresponding author E-Mill:> hnaka(at)moleng.kyoto-u.ac.jp
<Abstract:> 電極電解液界面ではバルクの溶液とは大きく異なる特異な溶媒構造のもとで多彩かつ重要な反応が進行する．古典動力学シミュレーションは反応場としての電極電解液界面に対する微視的な理解を得ることが出来る有効なアプローチの一つである．本稿では，金属電極電解質水溶液系の古典動力学シミュレーションを行うにあたり注意すべき三点: 相互作用ポテンシャルの選択，電極の分極と定電位条件の記述，長距離静電相互作用の評価 について述べる．
<Keywords:> Battery, Interface, Molecular dynamics, Simulation
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/advpub/0/advpub_2018-0040/_article/-char/ja/

[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/