計算量子科学によるナノアーキテクチャ構築

押山　淳

東京大学　大学院工学系研究科
教授

研究実施体制

グループ名	研究代表者・主たる共同研究者名	研究題目
	所属機関・部署・役職名
東京大学グループ	押山　淳	ナノ・バイオ物質での多機能・高精度子シミュレーション手法の開発とその応用
	東京大学大学院工学系研究科教授
筑波大学グループ	岩田　潤一	ナノ・バイオ物質での量子シミュレーション手法の開発とその応用
	筑波大学計算科学研究センター助教
NECグループ	宮本　良之	ナノ・バイオ物質での電子励起量子シミュレーション手法の開発とその応用
	日本電気株式会社ナノエレクトロニクス研究所主任研究員
ETHグループ	Parrinello,Michele	ナノ・バイオ物質での Car-Parrinello分子動力学法の革新とその応用
	スイス連邦工科大学化学・応用生命科学学科教授
大阪大学グループ	重田　育照	ナノ・バイオ物質での多機能・高精度シミュレーション手法の開発とそのバイオ系への応用
	大阪大学大学院基礎工学研究科准教授
ルイ・パスツール大学グループ	Boero, Maur	ナノ・バイオ物質での Car-Parrinello分子動力学法を基盤とする手法開発とその応用
	ルイ・パスツール大学リサーチディレクター

研究課題概要

本研究においては、計算物質科学・生命科学・計算機工学の研究者による融合的共同により、現存の量子論的シミュレーション手法を質的に革新し、それを飛躍的に高速化することにより、１万～１０万原子群のナノ・バイオ物質に対する量子論的シミュレーション技法を確立します。それによりナノ・アーキテクチャの構築〔原子構造・電子状態・ナノ形状・機能発現機構の解明と、新機能を有するナノ・バイオ構造体の提唱〕を行います。

ナノチューブに空隙へのフラーレン内包によって生じる電荷の再分布

ナノチューブの空隙へのフラーレン内包によって生じる
電荷の再分布

フラーレン、ナノチューブ各々のπ状態から両者の間の空隙へ電荷の移動が生じる。

チトクローム酸化酵素における自由電子的状態

原子サイトではなくキャビティー内に浮遊する電子状態。

アルミ表面上に吸着された炭素ナノチューブの電子状態

アルミ原子と炭素原子の波動関数の間に強い混成がある。

リボザイムの自己切断反応の量子論的シミュレーション

触媒機能をもつRNA（リボザイム）は、周囲のOH基（図の緑と白のダンベル）H2O分子（図の赤と白ふたつの三角ユニット）、Mgイオン（図の青）の助けを借りて、エステル結合（図の黄色のP原子とピンク色のO原子間の結合)を切断する機能を有し、遺伝子治療の切札と目されている。電子雲の広がりは表示されていない。