高度計算機はHPCテックにお任せください。

　様々なところで利用されている高分子であるが、高分子のタフネスを知ることは重要な課題です。特に、年々様々なデバイスのサイズが薄くなっているため、必然それに使用する高分子材料も薄くなってきます。高分子材料が薄くなるほど、分子性が重要となってきます。

　高分子は、その種類によって破壊様式（脆性・延性）が異なります。脆性・延性の違いを分子レベルで解明するために、全原子分子動力学（AA-MD）計算による高分子破壊シミュレーションを実施しました。ターゲットとして用いた高分子材料は、代表的な脆性材料であるポリメタクリル酸メチル（PMMA）と、延性材料であるポリカーボネート（PC）です。図に AA-MD 計算より得られた応力歪曲線を示します。PMMA は最大応力を超えると、応力は小さいままでした。これは、最大応力後大きな void が形成され、割れてしまったからです。つまり、PMMA の系は脆性破壊を示しました。一方で、PC は降伏点を超えたのち⼀旦応力が下がり（歪軟化）、再び応力が大きくなりました（歪硬化）。これは、延性破壊の特徴であります。また、PC には小さな void が生成消滅を繰り返し、大きな void には育たなかったことが脆性破壊にならなかった原因です。更なる詳細な解析の結果、分子のかとう性（二面角の動きやすさ）、からみ合い密度、不均⼀性がこれらの差を生み出していることも突き止めました。

　様々な脂質組成（非イオン性、カチオン性、アニオン性、双極性）からなる小胞の構造や物性の理解に焦点を当て研究を行っております。分子動力学シミュレーションによるベシクルの研究には、粗視化（CG）モデルが不可欠であり、種々の脂質分子モデルの開発を進られております。そのうえで、膜物性解析、小胞形成のメカニズム、小胞間の相互作用、膜融合、小胞形態変化などを自由エネルギー解析を駆使して、研究に取り組まれております。

　ウイルスカプシドの薬剤との相互作用、特に B型肝炎ウイルス（HBV）への薬剤吸着、薬剤によるカプシドの安定化・不安定化に関するシミュレーション技術を開発されております。

　B型肝炎ウイルス粒子（ビリオン）はエンベロープで囲まれており、エンベロープは 3種の膜タンパク（L, M, S）と脂質からなる膜構造を持っています。そのモデリングを行い、ビリオンが細胞に取り込まれる過程（エンド・サイトーシス）を粗視化分子動力学シミュレーションで解明することを目指されております。

　プロトン伝導機構や燃料ガスの漏れ（膜中拡散）に対するPFSA構造の影響を分子動力学（MD）シミュレーションを用いて研究を行われております。

　長時間の分子動力学シミュレーションによって、イオンの動的性質の特性評価に取り組まれております。

　全原子 MD では解析不能な空間時間スケールの検討を分子レベルで行うため、粗視化モデルの開発を続けられております。