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特集「氷の分子シミュレーション」

特集「氷の分子シミュレーション」

石山達也

2013 年 15 巻 3 号 p. 145
発行日: 2013/07/31
公開日: 2014/08/26

DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.15.145

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氷の構造の乱れとダイナミックス

松本正和

2013 年 15 巻 3 号 p. 146-156
発行日: 2013/07/31
公開日: 2014/08/26

DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.15.146

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氷の構造には様々な種類の乱れがあらわれる．いろいろな分子スケールの乱れが，どのような集団運動を生み，巨視的な相転移現象にどのように結びつくか，そしてそれらを分子シミュレーションでどのように捉えれば良いかを検討した．

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高圧力下における氷の結晶成長シミュレーション

灘浩樹

2013 年 15 巻 3 号 p. 157-161
発行日: 2013/07/31
公開日: 2014/08/26

DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.15.157

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氷の結晶成長は，地球環境，生命，産業に関係した様々なトピックスと絡んで学問的にも実用的にも極めて重要な研究対象である．しかしながら，実験的取り扱いの難しい氷結晶の成長機構は思いのほかよくわかっていない．このため，計算機シミュレーション研究の活躍が期待されている．本誌では，これまでに行われた氷の結晶成長シミュレーション研究の中で，最近行われた高圧力下での氷結晶形態形成に関する分子動力学シミュレーション研究を代表して紹介する．

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H₂Oの原子間相互作用モデルと氷を含む系の古典MD計算

河村雄行

2013 年 15 巻 3 号 p. 162-167
発行日: 2013/07/31
公開日: 2014/08/26

DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.15.162

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古典分子シミュレーションのための原子間相互作用モデルを開発してきた．水や氷Ihの構造物性を少なくとも半定量的に再現しているモデルである．それを用いて，氷多形や氷を含む系に関する種々の計算を行っている．有効な分子モデルがあれば，半定量的以上の分子シミュレーション計算が可能であり，さらにナノミクロ-マクロ解析に必要なナノないしメゾスケールの物性の定量的な計算が可能であることを示した．氷水共存系の局所構造物性などである．より精密で適用範囲のひろい相互作用モデルを開発することが重要である．

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氷天体深部の氷は塩っぱいか？

飯高敏晃

2013 年 15 巻 3 号 p. 168-171
発行日: 2013/07/31
公開日: 2014/08/26

DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.15.168

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海水（NaCl水溶液）を室温下で圧縮すると塩を含んだ氷高圧相に転移する．この塩入り氷は氷天体深部に存在する氷のモデル物質と考えることができる．最近の高圧X線回折実験によって，塩入り氷VII相は純粋な氷VII相に比べて体積が収縮することが発見された．このことは，氷天体の内部構造を決定する物質の状態方程式が変更される可能性を示唆する．そこで本稿では密度汎関数電子状態計算に基づいて氷VII相に塩が取りこまれる機構と塩入り氷VII相の構造について詳しく考察する．

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不凍タンパク質とイオンが水と氷に与える影響に関する古典分子動力学解析

萩原良道

2013 年 15 巻 3 号 p. 172-178
発行日: 2013/07/31
公開日: 2014/08/26

DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.15.172

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水・氷界面近傍における不凍タンパク質とイオンが水分子に与える影響に関する分子動力学解析の方法と結果を示す．また，関連する研究を紹介し，いくつかの方法や結果に関する有効性や疑問点を議論する．最後に今後の展望について概説する．

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氷表面から発生する振動スペクトル応答の起源：分子動力学シミュレーションとQM/MM 計算から得られる知見

石山達也

2013 年 15 巻 3 号 p. 179-185
発行日: 2013/07/31
公開日: 2014/08/26

DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.15.179

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水と比べて氷表面では水素結合領域に非常に強い振動スペクトルピークがあらわれる．この特徴的なピークは，強度の差はあるが水表面，あるいは固/水界面においてもみられ，しばしば“ice-like peak”ともよばれている．今回，古典分子動力学シミュレーションとQM/MM 計算をカップルさせることにより，氷特有の強い振動スペクトルピークを再現することに成功した．また，水表面の“ice-like peak”について，最近の実験とシミュレーション研究から明らかになったことを報告する．

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