高分子は単位構造が1 次元的につながったひも状巨大分子であり、ひも状構造を反映したさまざまな物性を発現する。特に、分子量が大きな高分子の場合には、高分子同士が互いをすり抜けられないという動的な拘束(からみあい) のために特徴的な運動およびそれに付随する動的挙動を示す。からみあった高分子の運動は非常に遅くなるため、全原子や単純な粗視化分子モデルでの取扱いは現実的にほぼ不可能である。からみあった高分子のシミュレーションを計算コストをおさえて行うためには各種メソスケールの粗視化モデルが有用である。しかし、からみあいのモデル化は決して自明ではなく、さまざまな異なるモデルが提案されている。本稿では、最近のからみあいの粗視化モデリングや異なるモデル間のスケールや整合性の比較等についての最近の進展を紹介する。

概要 高分子材料の変形・破壊プロセスを分子論的立場から解明することは，衝撃や変形に対する耐久性の高い材料の分子設計へとつながることから重要である．また，非平衡なプロセスであり，階層性も考慮する必要があることから，物理学から見ても興味深い対象である．高分子材料の変形・破壊プロセス解明には，粗視化シミュレーションが有用であることが知られている．一方で，実材料は複雑な構造をもち，シミュレーションで扱うのが難しい．本稿では，複雑な高分子材料として，結晶性高分子とダブルネットワークゲルを対象とし，それらの変形・破壊プロセスを紹介する．これまでの分子シミュレーションによる研究について概説し，具体的な事例に関して解説する．

液晶エラストマーは液晶部位を主鎖または側鎖にもつ架橋高分子のことであり，比較的弱い外場に対して素早く応答し大変形する特徴的な物性“Soft Elasticity”をもつことから，新規ソフトアクチュエータ材料として期待されている．しかしながらその大変形のメカニズムの詳細は明らかになっておらず，予測的な材料設計は困難である．本稿では，液晶エラストマーの大変形を再現し得る粗視化分子モデルについて紹介する．また，それを用いた液晶エラストマー分子系の一軸伸長シミュレーション結果について紹介する．

固体高分子形燃料電池の重要な構成部材である触媒層の制作過程において、分散液中におけるアイオノマー（高分子電解質）構造の制御が電池性能向上に向けて非常に重要となる．本稿では，粗視化分子動力学法を用いた水・アルコール混合溶液中におけるアイオノマー分散構造の分子論的解析について紹介する．

機械学習を用いて原子間相互作用モデルを生成する研究が盛んに行われている．この方法では，ポテンシャルエネルギをフレキシブルな関数で表現し，関数中のパラメータを第一原理計算から得られるエネルギ・力・応力を再現するよう決定する．従来のモデルと比較して，多様なポテンシャルエネルギ曲面を高精度に表現できることから，分子シミュレーションの応用を格段に拡張できると期待されている．しかし信頼できるモデル生成に膨大な第一原理計算データが必要であるため，応用対象が限られているのが実状である．最近，この状況を打開すべく，アクティブラーニングを用いてモデル生成を効率化する手法が提案されている．本稿では，この手法の概要といくつかの応用事例を紹介する．

近年の構造生物学においては、分解能や特性の異なる構造解析実験手法を組み合わせる相関構造解析によって, タンパク質等生体分子の機能発現メカニズムの解析が行われるようになった. そのため, X 線結晶構造解析が難しいタンパク質であっても, 立体構造の特徴や構造変化の情報について知見が得られるようになってきている. X 線小角散乱（SAXS）実験は, 低分解能ながら, 溶液中のタンパク質分子の概形が得られる有力な手法である. しかし, SAXS データは1 次元の散乱曲線であり, その解釈には, 高分解能な立体構造（変化）の情報が必要である. 本稿では, 低分解能に由来する困難を, 分子動力学（MD）シミュレーションから得られる高分解能情報と相補的に組み合わせる, MD-SAXS 法によって解決した研究について紹介する. 創薬標的タンパク質核内受容体やヌクレオソームについて、それぞれ、全原子モデルと粗視化モデルで溶液構造探索を行った.

前々回からは，分子シミュレーションを適用する原子集合体又は分子集合体の原子間・分子間相互作用のポテンシャル関数について説明している．特に，前回は物質モデル系の分子シミュレーションの精密化と大規模化に対応するための階層的相互作用モデルと各レベルの相互作用モデルの粗視化法と微視化法について解説した．今回は，階層的相互作用モデルのうちの原子レベルの相互作用を表すポテンシャル関数の具体例について説明する．

概要 洗浄剤などの開発において，液体の流動性低下などの要因となる界面活性剤のラメラ相の形成は避けなければならない現象である．本研究では，ラメラ相形成を回避するための界面活性剤の合理的な分子設計手法の確立を目指し，最も広く利用されている界面活性剤のひとつである直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩（LAS）の3 種類のラメラ相の構造を分子動力学（MD）計算およびX 線回折（XRD）実験を組み合わせて調 べた．また，それぞれのラメラ相における個々のLAS 分子の側方拡散，再配向挙動，およびアルキル基の立体配座を調べることで，ラメラ相の相制御に関与し得る分子論的な知見を得た．

概要 通常のMD シミュレーションでは観測されない“レア・イベント”の効率的なサンプリングと，関連する自由エネルギープロファイルの構築は，分子シミュレーションにおいて長年に亘る問題となっています．本稿では，この問題の解決手法である“平均力ダイナミクス”の一種であるLogMFD 法を，オープンソースパッケージのPLUMED により実行する手順を解説します．理論から実際の計算手順まで網羅します．