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[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 205-207, by J-STAGE]
<Title:> Geometric and Electronic Structures of Acene Crystals: A van der Waals Density Functional Theory Study
<Author(s):> Ryota MIYAZAKI, Ikutaro HAMADA
<Corresponding author E-Mill:> ihamada(at)prec.eng.osaka-u.ac.jp
<Abstract:> We demonstrate that accurate prediction of the crystal structures of anthracene and its derivatives is possible with the van der Waals density functional. Based on the calculated crystal structures, we investigate their electronic structures and discuss the correlation between crystal structure/molecular configuration and the electronic structure, in particular, the dispersion of the bands composed of the highest occupied molecular orbitals, which are important to discuss the charge carrier transport property.
<Keywords:> Organic semiconductor, Molecular crystal, Acene, Density functional theory, Van der Waals density functional
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/5/18_2019-0042/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 194-197, by J-STAGE]
<Title:> GaussianとGAMESSが内蔵している基底関数の違い
<Author(s):> 竹内　宗孝, 吉田　真史, 長嶋　雲兵
<Corresponding author E-Mill:> myoshida(at)tcu.ac.jp
<Abstract:> 非経験的分子軌道法の計算コードであるGaussianとGAMESSはSTO-3G等の基底の名称を指定するだけで使用できるが，同一名称の基底であっても同一のパラメータセットではない場合は，両者の答えに違いが生じる．本稿では2つのプログラムを使って研究を行っているユーザに注意を喚起するために，第三周期元素の水素化物(NaH，MgH₂，AlH₃，SiH₄，PH₃，H₂S，HCl) についてSTO-3Gを用いた計算をGaussianとGAMESSとで実行し計算結果を比較した．その結果，HClを除き全エネルギーとHOMOのエネルギーはGaussianよりGAMESSのほうが低くなった．これは第三周期元素の原子基底の3s軌道と3p軌道の空間的広がりの違いに起因する．またMulliken電荷は，GaussianよりGAMESSのほうが小さくなった．いくつかの別のプログラムを使用するとき，入力データが利用者が意図した電子状態を記述できうるかを吟味することは大切なことである．
<Keywords:> basis set, Gaussian, GAMESS, STO-3G, total energy, HOMO energy, Mulliken charge
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/4/18_2019-0007/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, A14-A20, by J-STAGE]
<Title:> 電子を描く(10) ― 元素の周期表を原子軌道で描く
<Author(s):> 時田　澄男, 時田　那珂子
<Corresponding author E-Mill:> tokita(at)apc.saitama-u.ac.jp
<Abstract:> 元素を特徴付ける原子軌道を電子雲的表示および等値曲面表示によって描き，周期表に配置した．元素の周期性は，列方向(族方向)に節面の数だけが異なる類似の軌道が規則的に並ぶことによって見事に表現できた．微妙に存在する規則性からの「ずれ」からも，元素の特性を見極めることが出来た．
<Keywords:> Keywords periodic table, element, many-electron atom, electronic configuration, atomic orbital, electron, visualization
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/4/18_2019-0032/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 169-175, by J-STAGE]
<Title:> 超高速クラスタ型並列計算機(京)を用いた汎用分子動力学プログラムLAMMPSの高速化
<Author(s):> 小久保　達信, 長岡　伸一, 寺前　裕之, 長嶋　雲兵
<Corresponding author E-Mill:> nagashima(at)j-focus.or.jp
<Abstract:> 分子動力学プログラムLAMMPSは，分散並列処理により高い効率で実装されており，スーパーコンピュータ「京」でも，大規模なノードを使ってもよくスケールし，高性能を発揮している．LAMMPSの さらなる高速化を目指し，Mod -FixLan機能で利用されている乱数ルーチンのSingle Instruction Multi Data (SIMD/ベクトル) 化及びOpenMPでのスレッド並列化によるさらなる高速化の実現を試みた．乱数生成は逐次処理のアルゴリズムが基本でありSIMD化及びOpenMPによる並列化の難しい部分の高速化を新たに実装した．特に乱数ルーチンの実装の改良によって，全体で46%程度の性能向上が観測された．まだまだ，LAMMPSには高速化の余地がある．
<Keywords:> Keywords molecular dynamics, Cluster type parallel super-computer, LAMMPS, random number, Single Instruction Multi Data (SIMD)
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/4/18_2019-0008/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 176-186, by J-STAGE]
<Title:> 原子欠損あるいはBoronやNitrogen原子置換を有するグラフェン並びにシリセンの電子構造
<Author(s):> 佐藤　万紗子, 鈴木　郁哉, 神保　佳永子, 武田　京三郎
<Corresponding author E-Mill:> takeda(at)waseda.jp
<Abstract:> 第一原理クラスター計算により決定された局所構造変形を採り入れたグラフェンおよびシリセンにおける原子欠損並びに原子置換に伴う電子状態を強結合(Tight Binding; TB)バンド計算を用いて算出した． 置換原子としてはπ電子欠損を発生するBoron (B)およびπ電子余剰を発生するNitrogen (N)，さらにはBとN対置換を含むπ電子補償系を考察し，それらのバンド構造を明らかにした．
<Keywords:>
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/4/18_2019-0009/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 187-193, by J-STAGE]
<Title:> モデルの適用範囲の考慮したアンサンブル学習法の開発
<Author(s):> 佐藤　圭悟, 金子　弘昌
<Corresponding author E-Mill:> hkaneko(at)meiji.ac.jp
<Abstract:> 定量的構造活性相関や定量的構造物性相関では，それぞれ化合物の活性・物性 y と化学構造の特徴を数値した分子記述子 x との間の関係を定量的にモデル化する．回帰モデルの予測性能を向上させるため，アンサンブル学習では複数のサブモデルを構築し，サブモデルからの y の予測値を統合して最終的な y の予測値を計算する．各サブモデルの適用範囲 (applicability domain, AD) を考慮することで，AD 内のサブモデルのみ用いてアンサンブル学習における予測性能が向上することは確認されているが，x が異なるサブデータセット間で AD の比較はできず，新しいサンプルごとにサブモデルを選択したり重み付けしたりして y の値を予測することはできなかった．そこで本研究では AD の指標の 1 つである similarity-weighted root-mean-square distance (wRMSD) に着目し，wRMSD に基づいてサブモデルの重み付けを行う wRMSD-based AD considering ensemble learning (WEL) を開発した．wRMSD は y のスケールであるため x の異なるサブモデル間で AD の比較ができ，wRMSD に基づいて各サブモデルからの y の予測値に重み付けすることで，予測値の信頼性の高いサブモデルほど重みを大きくして予測することが可能となる．水溶解度・毒性・薬理活性それぞれが測定された 3 つの化合物データセットを用いた解析をしたところ，WEL を用いることで従来のアンサンブル学習法と比較して AD が広がり予測性能が向上することを確認した．WEL の Python コードは https://github.com/hkaneko1985/wel から利用可能である．
<Keywords:> Ensemble learning, Regression, Applicability domain, QSAR, QSPR
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/4/18_2019-0010/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 166-168, by J-STAGE]
<Title:> Pd触媒を用いたアリルウレタンの分子内ヒドロアミノ化反応機構の理論的解明
<Author(s):> 河田　悠太, 林　慶浩, 高田　十志和, 川内　進
<Corresponding author E-Mill:> kawauchi.s.aa(at)m.titech.ac.jp
<Abstract:> Intramolecular hydroamination of allylurethane using the Pd-centered macrocycle catalyst was reported as an efficient continuous modification of oligo-functional allylurethanes. To clarify the mechanism of the hydroamination, quantum chemical calculation was performed for the model reaction. As a result, the cyclization in the hydroamination occurs via the initial deprotonation from the urethane N-H. In addition, the deprotonation was suggested to be a driving force for the transfer of the macrocyclic catalyst.
<Keywords:> 分子内ヒドロアミノ化, 量子化学計算, 反応機構, ロタキサン
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/3/18_2019-0014/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 164-165, by J-STAGE]
<Title:> フォルステライトガラス表面における水分子の分解メカニズム
<Author(s):> 久保　文音, 西澤　隼哉, 深澤　倫子
<Corresponding author E-Mill:> fukazawa(at)meiji.ac.jp
<Abstract:> To investigate the decomposition mechanisms of adsorbed H₂O molecules as a monolayer on the surface of forsterite glass, we performed molecular dynamics calculations. The decomposition phenomenon of H₂O molecules is observed at temperatures above 200 K. The equilibrium rate of the decomposed H₂O increases as the temperature increases and approaches 1.0 at temperatures above 500 K. The decomposed hydrogen forms MgO_xH_y or SiO₄H_z structures with MgO_x or SiO_z units in forsterite glass. The processes of decomposition and reformation of the structure units on the surface of forsterite glass have important implications for chemical evolution in interstellar spaces.
<Keywords:> Molecular dynamics calculation, Forsterite glass, Amorphous ice, Surface
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/3/18_2019-0017/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 159-161, by J-STAGE]
<Title:> 粒子法による量子波束の数値解析
<Author(s):> 廣野　史明, 岩沢　美佐子, 狩野　覚, 善甫　康成
<Corresponding author E-Mill:> zempo(at)hosei.ac.jp
<Abstract:> The particle method has no restriction on the particle arrangement, where the calculation is performed. The purpose is, by using this feature, to develop the method to analyze the dynamics of the electronic state. In order to describe the time evolution of the electronic state, we have developed a new method to solve the time-dependent wave equation, using the Bohmian that is very compatible with the particle method. In this form, there is also numerical instability in the region, where the value of the wave function is very small. We have applied our technique to the wave packet dynamics on harmonic potential and the analysis of interference by double slits as a simple system with analytical solution and easy to compare accuracy, and realized that both results are in good agreement.
<Keywords:> Keyword Symmetric smoothed particle hydrodynamics, Electronic structure calculation, Real-space calculation, Gaussian wave packet, Wave packet dynamics, Double slits, Interference
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/3/18_2019-0015/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 162-164, by J-STAGE]
<Title:> ルテニウム錯体における隣接アゴスティック相互作用の理論的解析
<Author(s):> 大橋　佐鳳子, 山中　聡美, 鷹野　景子
<Corresponding author E-Mill:> takano.keiko(at)ocha.ac.jp
<Abstract:> Abstract: Agostic interactions are covalent intramolecular interactions between a metal atom and a σ-bond in organometallic complexes. Sabo-Etienne et al. reported the Ru complex with two adjacent agostic interactions of C-H and B-H bonds in 2014. The objectives of the present study are to reveal whether the two adjacent agostic interactions have synergistic effects and to examine the difference between the C-H and B-H agostic bonds. Geometries were optimized for 11 Ru complexes (five reported complexes by Sabo-Etienne et al. and six model complexes) by density functional theory (DFT) calculations. Interaction energies based on natural bond orbital (NBO) analysis showed that the agostic interactions exhibit the multiplier effect and the B-H agostic bonds are less stable than the C-H ones. Bond lengths and vibrational frequencies of the bonds were consistent with the above results.
<Keywords:> Agostic Interaction, Organometallic Complexes, Density Functional Theory (DFT), Natural Bond Orbital (NBO) Analysis, Multiplier Effect
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/3/18_2019-0019/_article/-char/ja/