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(In Japanese)ダイナミックボンド型大規模分子動力学法の開発

Research report code R070000010
File No. R070000010
Posted date Apr 11, 2008
  • (In Japanese)渡邉 孝信
  • (In Japanese)早稲田大学理工学術院
Research organization
  • (In Japanese)早稲田大学理工学術院
Report name (In Japanese)ダイナミックボンド型大規模分子動力学法の開発
Technology summary (In Japanese)多元素複合化合物の化学反応を表現できる大規模分子動力学計算を実現するため、原子間結合の所在を露に記述し、その結合の滑らかな繋ぎ変えを表現する新しい手法"ダイナミックボンド型分子動力学法"を開発した。具体的には、結合手の所在を動的に決定する自由度を併せ持つ系のラグランジュ関数を定義し、原子核座標と結合手からなる拡張系の力学形式をつくったことになる。この新方式では、パラメータ間の独立性が高まるため、多元素混在系への拡張が容易なポテンシャルが実現される。例えば、組成が複雑な酸化物系において、結合角歪みを取り込んだ高精度の融解・結晶化シミュレーションが行える。生体分子の大規模シミュレーションにおいても、加水分解・脱水縮合などの結合組替えを伴う分子動力学計算が可能となる。ダイナミックボンド型分子動力学法は、経験的カー・パリネロ法とも呼べる画期的な手法であり、多元素系においても共有結合の組み換えを表現できる、大規模分子動力学シミュレーションの革新的技術として期待される。

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Research field
  • Electronic structure of molecules
Published papers related (In Japanese)(1) T. Watanabe, K. Tatsumura, and I. Ohdomari, "New Linear-Parabolic Rate Equation for Thermal Oxidation of Silicon", Physical Review Letters 96, p. 196102, (2006).
(2) K. Nishiyama, T. Watanabe, T. Hoshino and I. Ohdomari, "Analysis of Interactions between Luciferase and Si Substrates Using Molecular Dynamics Simulations", Japanese Journal of Applied Physics 45, pp. 1021~1025, (2006).
(3) H. Yamamoto, T. Watanabe, K. Nishiyama, K. Tatsumura, and I. Ohdomari, "Structural investigation of organosilane self-assembled monolayers by atomic scale simulation", Journal de Physique IV 132, pp. 189~193, (2006).
(4) K. Nishiyama, T. Watanabe, T. Hoshino and I. Ohdomari, "Analysis of interactions between green fluorescent protein and Si substrates using molecular dynamics simulations", Japanese Journal of Applied Physics 44, pp. 8210~8215, (2005).
(5) K. Tatsumura, T. Shimura, E. Mishima, K. Kawamura, D. Yamasaki, H. Yamamoto, T. Watanabe, M. Umeno, and I. Ohdomari, "Reactions and Diffusion of Atomic and Molecular Oxygen in the SiO2 Network", Physical Review B 72, pp. 045205-1~045205-5, (2005).
(6) M. Uchigasaki, T. Tomiki, K. Kamioka, E. Nakayama, T. Watanabe, and I. Ohdomari, "Si Island Formation on Domain Boundaries Induced by Ar Ion Irradiation on High-Temperature Si(111)-7x7 Dimer-Adatom-Stacking Fault Surface", Japanese Journal of Applied Physics 44, pp. L313~L314, (2005).
(7) 渡邉孝信, "ダイナミックボンド型分子動力学法の開発", 化学工業56, pp.65~71, (2005).
(8) T. Watanabe, K. Tatsumura, and I. Ohdomari, "SiO2/Si Interface structure and its formation studied by large-scale molecular dynamics simulation", Applied Surface Science 237, pp. 125~133, (2004).
(9) T. Watanabe, D. Yamasaki, K. Tatsumura, and I. Ohdomari, "Improved interatomic potential for stressed Si, O mixed systems", Applied Surface Science 234, pp. 207~213, (2004).
(10) K. Tatsumura, T. Watanabe, D. Yamasaki, T. Shimura, M. Umeno, and I. Ohdomari, "Residual order within thermally grown amorphous SiO2 on crystalline silicon", Physical Review B 69, p. 085212, (2004).
(11) T. Watanabe, and I. Ohdomari, "A New Kinetic Equation for Thermal Oxidation of Silicon Replacing the Deal-Grove Equation", 211th Meeting of The Electrochemical Society, Chicago, USA, 2007年5月発表予定.(招待講演)
(12) 渡邉孝信,辰村光介,大泊巌,"Deal-Groveの式に代わる新しいSi酸化速度式の提案",ゲートスタック研究会,三島 東レ研究センター2006年2月3日.
(13) 渡邉孝信、辰村光介,大泊巌,"Deal-Groveの式に代わる新しいSi酸化速度式の提案",第66回応用物理学会学術講演会 徳島大学2005年9月7日.
(14) 西山勝彦、渡邉孝信、星野忠次、大泊巌,"Luciferase-半導体基板間相互作用の分子動力学シミュレーション(4)",第66回応用物理学会学術講演会 徳島大学2005年9月7日.
(15) T. Watanabe, K. Tatsumura, I. Ohdomari, "Structure of Thermally Grown Silicon Dioxide Film and its Formation Process "The Sixth Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (JRSSS-6) Toyama, Japan, Oct. 12, 2004
(16) 西山勝彦、渡邉孝信、星野忠次、大泊巌,"生体分子-半導体基板間相互作用の分子動力学シミュレーション",日本機械学会2004年度年次大会,2004年9月7日.
(17) 西山勝彦、渡邉孝信、星野忠次、大泊巌,"Luciferase-半導体基板間相互作用の分子動力学シミュレーション(2)",第65回応用物理学会学術講演会 仙台 東北学院大学2004年9月2日.
(18) 渡邉孝信,広田将司,辰村光介,山崎大輔,大泊巌,"ダイナミックボンド型分子動力学法の提案",第65回応用物理学会学術講演会 仙台 東北学院大学2004年9月3日.
(19) 広田将司,渡邉孝信,辰村光介,山崎大輔,大泊巌,"Si,O混在系用ダイナミックボンドポテンシャルの開発",第65回応用物理学会学術講演会 仙台 東北学院大学2004年9月3日.
(20) 渡邉孝信,"分子動力学法によるSi酸化膜のシミュレーション",第2回関東CAE懇話会、東京ビッグサイトタイム24ビル2003年12月12日.(依頼講演)
(21) T. Watanabe, K. Tatsumura, I. Ohdomari, "SiO2/Si Interface Structure and Its Formation Studied by Large Scale Molecular Dynamics Simulation", 7th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-7) 16-20 November 2003, Nara, Japan.(招待講演)
Information research report
  • (In Japanese)渡邉 孝信. ダイナミックボンド型大規模分子動力学法の開発. シミュレーション技術の革新と実用化基盤の構築 第2回 シンポジウム 講演要旨集, 2007. p.27 - 31.