ナノ細孔内を満たす水はバルクでは見られない固体構造を有し，それらの固体が関与する相変化は一次相転移と連続的変化の二つのモードをとる場合がある．通常，二種類の相変化の差異が消える条件が臨界点であるが，もしそうであれば，ナノ細孔内物質にはバルク系では確認されていない固液臨界点が存在することになる．分子シミュレーションにより相転移および臨界点の存在を厳密に証明することは困難であるが，ナノチューブ内部の水のシミュレーションと有限サイズ効果の解析から，固液臨界点の存在を強く支持する結果が得られる．シミュレーションで得られるすべての固液共存線は臨界点で終わり，臨界点から超臨界領域にかけて，熱容量または圧縮率の極大の軌跡（Widom線）が伸びる．固液共存線，臨界点，そしてWidom線を含む温度-圧力面の相図と代表的な状態点における水の構造・ダイナミクスについて概説する．

低温・高圧条件下で，(17,0)単層カーボンナノチューブ内おいて，水分子は八角形のチューブ状の構造とその中に一本鎖状の構造が形成されることを分子動力学シミュレーションで示した．一本鎖状およびチューブ状に整列した水分子は，軸方向について固体的な動きを示す．その一方で，それらは軸回りに回転しており，その挙動はチューブを構成する水分子と一本鎖を構成する水分子で異なる．（前者は固体的な挙動，後者は液体的な挙動を示す．）したがって，この複合的な構造は固体と液体の共存相を示していると言える．この特異性は軸方向の並進運動ではなく，軸回りの回転運動によって生じている．

これまでに分子シミュレーションによりナノ空間に生成する氷の構造の候補が提唱され，それらの一部は実験でも観測されてきた．本解説記事ではその中でも擬2次元空間に生成する2レイヤーの氷の構造に注目し，過去に報告されている7種類の結晶氷，3種類のアモルファス氷，1種類の準結晶氷，その他の構造について紹介する．またLennard-Jones 粒子や剛体球の2レイヤー固体との比較も交えながら解説する．

導電性固体に囲まれたナノ制約系において電荷間に働くクーロン相互作用は，導電性固体による静電遮蔽効果のために真空中とは大きく異なることが理論計算により予測されているが，それを実験により証明することは困難であった．最近我々は，導電性のあるグラフェン様壁に囲まれたナノ空間を有するカーバイド由来炭素細孔中に束縛されているイオン液体の構造について，X 線散乱測定法を用いて検討を行った．その1 次元X線散乱情報からナノ空間内の3次元構造情報を得るためにハイブリットリバースモンテカルロ（HRMC）シミュレーション適用した．その解析によって，大きなクーロン斥力があるにもかかわらず，イオンサイズと同程度の大きさである0.7 nm の細孔中において，大きなクーロン斥力があるにもかかわらず，陰イオンの第一配位圏における陰イオン濃度がバルク状態に比べ20%程度増加していることが明らかになった．このことは導電性のカーボン壁に反対電荷が誘起されて，ナノ制約空間内の同電荷のイオン間の斥力が弱められることを意味している．この新たな知見はスーパーキャパシタを用いた蓄電や脱塩処理などカーボンナノ空間中でのイオンの高濃度状態が関わる応用やそれらの基礎研究の発展に役立つと期待できる． 概要

弾性流体潤滑油膜は，固体間に束縛し高圧力とせん断を印加することにより複雑な相構造を有するソフトマテリアルとしての性質を示す．本稿では，外部圧力の増加により ``固化'' を生じせん断応力が飽和する限界せん断応力の発現の分子機構について，全原子分子動力学による解析を紹介する．また，潤滑油膜はバルクのシミュレーションと異なり，圧力や温度を実験と同一にしても，油膜厚さとせん断速度を同一にすることは困難である．この点に関して大規模油膜シミュレーションによる取り組みを併せて紹介する．

通常の二成分混合液体は，低温状態で相分離を起こし，ある温度以上の高温状態で均一に混ざり合うようになる．しかし，中には逆の傾向を示したり，温度の上昇とともに相溶→ 相分離→ 再相溶というリエントラントな相挙動を示すものも存在する．最近，我々はリエントラントな相分離現象を示す単純なモデル分子を提案した．本稿では，そのモデル分子からなる二成分混合液体の分子シミュレーションの結果に基づいて，リエントラントな相挙動を示すための条件，高温均一相と低温均一相の共通点と相違点について紹介する．

南部力学とは，一般化されたハミルトン力学である．南部力学はシンプレクティック性を持たないが，ハミルトン力学系におけるシンプレクティック数値積分法に似た，相空間の体積要素を保存する数値積分法を構成できる．オイラーのコマを例に，南部力学系における体積保存数値積分法を解説する．

本稿では，脂質膜近傍の水分子はバルクの水分子とは違った特異なダイナミクスを示すことを紹介する．特に，拡散や回転運動において温度依存性に違いが生じることを示す．また，脂質分子に水和している水分子の個数のゆらぎが1/fゆらぎすることを示す．これら脂質膜表面での水分子の特異なふるまいは脂質分子との相互作用に起因することを説明する．

Kohn-Shamの密度汎関数法(DFT)においては、電子の交換エネルギーの計算が本質的に重要である．通常の交換汎関数で用いられる局所密度近似(LDA)は一様な電子ガスの交換ホールに基いて構築されており，電子密度が一様性から著しく逸脱する分子の外縁部においては必ずしも適切なモデルではない．具体的には，LDA近似では参照点の周りに常に球対称に交換ホールが分布することになり、結果として、交換エネルギー密度や交換ポテンシャルの重要な性質である長距離性が実現されない．このエラーは，LDAのモデルに内在する問題であり、原子・分子の物性を主要な研究対象とする化学の分野においては望ましいことではない．本記事では，水素様原子の波動関数を交換ホール関数のモデルとするBecke-Roussel汎関数の概要と利点を解説する．

博士取得後，現所属に移るまでの約５年間，オランダはトゥエンテ大学の工学部・機械工学科にてポスドクを経験しました．学生の頃より「粉体」を対象とした統計力学の研究を続けており，ポスドクの間は分子動力学法を用いた粉体の研究で著名なStefan Luding教授の下で研究を行いました．初めての海外生活や，異なる文化圏での研究活動など，オランダでの研究内容も含めながら，これまでの経験を紹介します．