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3.分子動力学計算環境の構築
東北大学未来科学技術共同研究センター
助教 三浦隆治 (宮本研究室)
西宮市5年


仙台市
24年


京都市3年


仙台市
10年
1970年:杉並区の病院に生まれ、兵庫県西宮市で幼児期を過ごす。
1975年:父方実家のある仙台に戻る。
 仙台市立八幡小学校
 仙台市立第一中学校
 宮城県立仙台第二高等学校
 代々木ゼミナール(浪人)
1990年:一浪して東北大学工学部に入学
1993年:宮本研究室に配属、1999年博士(工学)修了
 分子動力学計算とプログラム開発の研究を行う。
1999年:(株)関西新技術研究所(現KRI)(京都市)に就職
 他の民間企業からの受託研究業務に携わる。
2002年:宮本研究室に戻り、現在に至る。
 錦木コーポレーション派遣研究員
→ 科学技術振興研究員
 →
産官学連携研究員 → 工学部化学系助教 → NICHe助教
 市販ソフトウェア利用の限界





無機結晶系を扱いにくい(当時)
新手法が実装されるまで時間がかかる
独自の計算手法を導入することが難しい
異種複数ソフトの連携に課題がある
他:動作が遅い、コストが高い、など
 自分たちでプログラムを作る



有機・無機・混合系・特殊環境が自由自在
様々なアイデアをすぐに試すことができる
使用ハードウェアに合わせて高速化できる

研究対象のスケールに応じた計算手法
(マクロからミクロまで)
1m
10-3m
 構造、流体計算など
10-6m
 Meso領域:クラスター単位の計算など
10-9m
 分子動力学(MD)法、分子力学(MM)法

原子分子レベルの結晶構造、分子構造の再現と挙動解析
10-12m
 量子化学(QC)計算、量子分子動力学(QCMD)法

電子レベル、密度汎関数法、Tight-Binding法
 シミュレーション手順の各段階に応じた
プログラムを開発
結晶構造・分子構造の調査
 計算モデルの構築
RYUKI
 原子間・分子間ポテンシャルの決定
 分子動力学(MD)計算の実行
RYUDO
 計算結果の視覚化解析
RYUGA
 計算結果の統計的解析


特別なハードウェアやライブラリを使わず、
種々の環境で動作する互換性を目標
当初はPC-9801(i386)のMS-DOS環境で開発
 のち、Linux/X-Window環境に移行
 ANSI準拠C言語で記述
 標準C言語関数、X-Window標準ライブラリ


主な動作環境
Linux(CentOS、Suseなど)、UNIX
 Windows環境:Cygwinや仮想マシンなど
 Linuxサーバ+Windowsクライアント環境:
telnetとPC-X Serverで利用可能

 テキストエディタで単位結晶モデルの構
造ファイルを作る。

MgOモデル(岩塩型構造)
 RYUKIプログラムで加工する。
MgOファイルを読み込んでバルクか表面モデ
ル化、110面の切り出し
 Ver.3でエタノール分子をモデリング、複製
して液体化
 2枚のMgO表面に挟んで剪断場

 テキストエディタで計算条件ファイルを
編集、説明
 rdsetを実行して初期速度を生成
 入力ファイル(def.rd,set.rd)を確認
 ryudoを実行し、画面を解説
 終了後、出力ファイルを説明
 cnd.rd,val.rdを例示
 X-Windowプログラミング解説
 RYUGA
ver.2で視覚化
各種原子表示、結合線、回転、動画
 ステレオ表示、結晶内侵入表示(ZSM5)
 軌跡線表示とそのステレオ表示
 複数計算結果の並列表示、同時回転

 RYUGA

ver.3で視覚化
AVIファイル化、箱形表示
 より実践的な応用計算のための拡張

New-RYUDO
 化学反応表現:確率論的に反応過程を再現
 量子化学計算との連携



ハイブリッド計算:構造の一部を量子化学計算し、そこ
で得られた原子間力をMD由来の力と統合する
超高速量子分子動力学法:MD計算中に随時量子化学計算
を行って原子間ポテンシャルを更新する
New-RYUGA
 量子化学計算結果への対応:MD計算と連携

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