機能性分子分散高分子膜被覆電極(Figure 1)などの有限境界条件下において、電極と機能性分子の反応速度を考慮しながら電気化学測定をシミュレートするプログラムをJAVA言語を用いて作成した。このプログラムでは，サイクリックボルタモグラムおよび，ポテンシャルステップ時における時間電流曲線(および電荷伝播率)，電極近傍の濃度分布の時間変化をシミュレートすることができる。また，シミュレート結果はテキストボックス内に数値と表示され，クリップボードを介して他のソフトに転送することが可能である。CVにおいて交換電流密度が減少すると、アノードピークとカソードピークのポテンシャル差は増大し、ピーク電流値は減少した(Figure 4(a))。また、コットレルプロットにおいて、交換電流密度が減少すると初期の電流値が減少した(Figure 4(b))。このプログラムはHTML文書中に組み込むことにより電気化学の動的なテキストとして活用できる(Figure 2)。

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2層式光化学電池(Figure 1)の仮想シミュレータをVisual Basicを用いて作成した。この仮想デバイスにより、光照射開始時から定常電流値になるまでの応答速度から、電荷分離速度(k_d)および再結合速度(k_r)を算出することが可能であることが示された(Figure 3)。また、層の厚さを変えて、on-off応答を測定することにより、電荷分離領域の幅を推定できることが示唆された(Figure 4)。光電池の性能を向上させるためには拡散係数の向上だけでなく、光電荷分離効率の向上が重要であることが示された(Figure 5)。[Ru(bpy)₃²⁺]を増感剤、Prussian Blueをメディエータとして用いると、短絡光電流3μA/cm²、開放起電力0.15Vの光電池となることが明らかとなった。作用スペクトル測定(Figure 7)により、[Ru(bpy)₃]²⁺が増感剤として機能していることが示された。仮想デバイスによるシミュレートの結果、k_d= 5 × 10² mol^-1cm³s^-1、k_r = 6 × 10⁹ mol^-1cm³s^-1と算出された。

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メッセージパッセンジャーとしてMPI(Message Passing Interface)の一種であるLAM(Local Area Multicomputer)を用いた、並列計算機環境の構築について述べる。実際の計算としては、一次元ポリマーのエネルギーバンド計算の並列処理について示した。PCとしては、Pentium IIIデュアルCPU仕様のマザーボードを使用したパーソナルコンピューター8台(CPU数は16)からなるPCを100BaseTの8ポートスイッチを使用してネットワーク接続を行い、クラスター構成とした。Poly-tetrafluoro-ethylene (C₂F₄)_x の計算では8CPU使用時で実時間が6.27倍に加速された。Poly-(para-phenylene sulfide)(C₆H₄SC₆H₄S)_xの計算ではクラスター全体のメモリーに二電子積分を全て置く事が可能となったために、8CPU使用時に約20倍という実時間の高速化が達成され、実時間の短縮という面においても並列処理は非常に有効であることがわかった。

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World Wide Webで利用できる多面体学習支援システムを開発した。本システムの特徴は、操作が容易であり、化学や数学など様々な分野での利用が可能なことである。本稿では、実際の学習における実行例も示した。

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