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[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan -International Edition Vol.5, -, by J-STAGE]
<Title:> Development of PolyParGen Software to Facilitate the Determination of Molecular Dynamics Simulation Parameters for Polymers
<Author(s):> Makoto YABE, Kazuki MORI, Kazuyoshi UEDA, Minoru TAKEDA
<Corresponding author E-Mill:> kazuki.mori.013(at)ctc-g.co.jp
<Abstract:> In the case that the parameters to describe the force field, such as bond angles and charges, cannot be added to the library of a molecular dynamics (MD) simulation, self-development of the force field should be considered by performing quantum mechanics calculations and/or utilizing an automatic parameter generation tool. However, these techniques are not suitable for macromolecules with a large number of atoms. Typically, the force field of an oligomer containing three unit structures (a unit at both ends and a repeating unit at the center) is calculated and converted to polymer form (both ends + central part × n). Considering this, we recently developed the program o2p, which is a semi-automated program designed to set up the force field for polymers with repeating structures. However, it is difficult to apply this method to macromolecules with complex repeating structures. Thus, in this project, we developed PolyParGen, a new open-source automatic force field generation program for Gromacs that can relatively easily and reliably simulate the MD of complex macromolecules. The proposed program (1) divides the structure of the polymer into substructures with a number of atoms within the limit of the handling size for the automatic parameter generation tool program; then, (2) acquire the parameters for each divided substructure, and finally, (3) combine the parameters of these substructures to obtain the parameters for the whole polymer. By automating these processes, it is possible to acquire a parameter of a polymer having complicated structures. This program was evaluated by simulating the polymers P3EHT and F-P3EHT in chloroform. In agreement with previous reports, fluorination was found to cause F-P3EHT to adopt an extended structure, thereby indicating the effectiveness of the proposed program.
<Keywords:> Molecular dynamics simulation, Macromolecules, Parameters, Gromacs, Polymer
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccjie/5/0/5_2018-0034/_html

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 215-216, by J-STAGE]
<Title:> 分子軌道法を用いた多層グラフェン間への水素吸蔵特性の研究
<Author(s):> 菅谷　大智, 斎藤　秀俊, 内田　希
<Corresponding author E-Mill:> sugaya(at)stn.nagaokaut.ac.jp
<Abstract:> The activated carbon synthesized from rice husks has high hydrogen storage on 77K. It is inferred that activated carbon has a lot of defect on the surface compared with graphene. However, the actual structure and hydrogen storage mechanism have unknown by experiments. The purpose of this study is to clarify the hydrogen storage mechanism for multilayered graphene. The sp² hybrid system carbon structure that introduced a defect was prepared and set a hydrogen molecule between the layers. MOPAC PM7 involving the dispersion term for semiempirical MO was used for calculating heat of formation. From the potential curve between graphene layer where hydrogen was inserted, it is suggested that when a defect made on the edge, the structure becomes more stable.
<Keywords:> graphene layer, Carbon defect, Hydrogen storage, Semiempirical MO, Dispersion force
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/5/17_2018-0047/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.17, 217-218, by J-STAGE]
<Title:> Rh触媒による3-フェニルチオフェンとスチレンのカップリング反応における位置選択性の理論的研究
<Author(s):> 林　慶浩, 佐藤　哲也, 三浦　雅博, 川内　進
<Corresponding author E-Mill:> skawauch(at)polymer.titech.ac.jp
<Abstract:> Regioselectivity in the Rh-catalyzed coupling reaction of 3-phenylthiophene with styrene was investigated by quantum chemistry calculations. The coupling reaction experimentally reported that styrene is selectively coupled to the phenyl group of the phenylthiophene. Results of the reaction path search and the natural bond orbital analysis indicate that the coupling position is determined by the preference of the styrene insertion into the 5-membered rhodacycle intermediate, which is produced by the double C H bond cleavage of 3-phenylthiophene in presence of the Rh-catalyst.
<Keywords:> カップリング反応, C-H官能基化, ロジウム触媒, 反応機構, DFT計算
<URL:> 
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/17/5/17_2018-0063/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 29-37, by J-STAGE]
<Title:> QM/MM法を組み合わせたRed Moon法によるSEI膜形成シミュレーション
<Author(s):> 藤江　拓哉, 竹中　規雄, 長岡　正隆
<Corresponding author E-Mill:> fujie(at)ncube.human.nagoya-u.ac.jp
<Abstract:> Red Moon (RM) 法 (混合モンテカルロ (MC)/分子動力学反応法) は複合化学反応系のための実用的な原子レベルのシミュレーションを実現する有用な手法である．RM法では，化学反応はMC法に基づき確率的に取り扱う． 本稿では，最近開発された，RM法における量子力学/分子力学法を用いた新しいエネルギー評価法及び，応用計算であるリチウムイオン電池の還元生成物同士における二量化反応の分岐に着目した固体電解液相間膜形成シミュレーションについて解説する．
<Keywords:> Red Moon method, QM/MM method, Secondary battery, SEI film
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/18/1/18_2018-0042/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 70-77, 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/18/1/18_2018-0035/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 95-101, 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/18/1/18_2018-0037/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 1-8, 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/18/1/18_2018-0039/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 9-17, 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/18/1/18_2018-0040/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 78-83, 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/18/1/18_2018-0041/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.18, 78-83, 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/18/1/18_2018-0041/_article/-char/ja/