研究紹介

計算科学研究機構

量子系分子科学研究チーム

チームリーダー 中嶋 隆人 (D.Eng.)
中嶋 隆人 (D.Eng.)

本チームでは、ナノスケールレベルの大規模で複雑な分子系に対して効率的で高速な第一原理計算を実現するため、従来の分子理論を越えた次世代分子科学理論を展開し完成させることを目標としています。機構内外の計算科学や計算機科学のグループとの融合研究を通して、従来の枠組みを超えた新しい理論分子科学を展開していきたいと考えています。分子科学理論自体のブレークスルーを達成すると共に、新たな分子科学の計算ソフトウェアを開発しています。従来の理論やソフトウェアと比べて、数倍から数千倍の高速化と大規模系への適用を目指しています。扱える系が格段に拡がるのも特徴です。私たち独自の分子科学理論とソフトウェアを使って、スーパーコンピュータ「京」上で、数千~数万原子系の第一原理計算や数百~数千原子系の第一原理分子ダイナミクスという未踏の分子計算を実現します。また、現実の分子系における化学反応や機能発現のメカニズムを分子レベルで解き明かし、理論先導の科学を展開していきます。

研究主分野

化学

研究関連分野

数物系科学

研究テーマ

  • 高並列計算機環境に資する分子科学計算ソフトウェアの開発
  • 大規模分子計算を実現するための新しい分子理論の開発
  • 重原子分子計算のための相対論的分子理論の開発

主要論文

  1. T. Nakajima, M. Katouda, M. Kamiya, Y. Nakatsuka.:
    “NTChem: A high-performance software package for quantum molecular simulation”
    Int. J. Quantum Chem. 115, 349-359 (2015).
  2. Y. Imamura, M. Kamiya, T. Nakajima.:
    “Two-component Relativistic Time-dependent Density Functional Theory Study on Spin-forbidden Transitions for Metal Polypyridyl Complexes”
    Chem. Phys. Lett. 635, 152-156 (2015).
  3. M. Shoji, H. Isobe, T. Nakajima, K. Yamaguchi.:
    “Full Geometry Optimizations of the CaMn4O4 Model Cluster for the Oxygen Evolving Complex of Photosystem II”
    Chem. Phys. Lett. 640, 23-30 (2015).
  4. N. Takagi, K. Ishimura, M. Matsui, R. Fukuda, T. Matsui, T. Nakajima, M. Ehara, S. Sakaki.:
    “How Can We Understand Au8 Cores and Entangled Ligands of Selenolate- and Thiolate-protected Gold Nanoclusters Au24(ER)20 and Au20(ER)16 (E = Se, S; R = Ph, Me)? A Theoretical Study”
    J. Am. Chem. Soc. 137, 8593-8602 (2015).
  5. T. Shimazaki, T. Nakajima.:
    “Theoretical study of exciton dissociation through hot states at donor-acceptor interface in organic photocell”
    Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 12538 (2015).
  6. M. Shoji, H. Isobe, S. Yamanaka, Y. Umena, K. Kawakami, N. Kamiya, J.-R. Shen, T. Nakajima, K. Yamaguchi.:
    “Large Scale QM/MM Calculations of Oxygen Evolving Complex of Photosystem II. Elucidation of Hydrogen Bonding Networks for Proton Transfer and Water Inlet Channels for Water Oxidation”
    Advances in Quantum Chemistry, 70, 325-413 (2015).
  7. M. Shoji, H. Isobe, S. Yamanaka, Y. Umena, K. Kawakami, N. Kamiya, J.-R. Shen, T. Nakajima, K. Yamaguchi.:
    “Theoretical modelling of biomolecular systems I. Large-scale QM/MM calculations of hydrogen-bonding networks of the oxygen evolving complex of photosystem II”
    Mol. Phys. 113, 359-384 (2015).
  8. M. Katouda, T. Nakajima.:
    “MPI/OpenMP hybrid parallel algorithm of resolution of identity second-order Moller-Plesset perturbation calculation for massively parallel multicore supercomputers”
    J. Chem. Theory Comput. 9, 5373-5380 (2013).
  9. Y. Nakatsuka, T. Nakajima.:
    “Relativistic diffusion Monte Carlo method: Zeroth-order regular approximation-diffusion Monte Carlo method in a spin-free formalism”
    J. Chem. Phys. 137, 154103 (6 pages) (2012).
  10. T. Nakajima, K. Hirao.:
    “The Douglas-Kroll-Hess approach”
    Chem. Rev. 112, 385-402 (2012).

メンバーリスト

主宰者

中嶋 隆人
チームリーダー

メンバー

島崎 智実
研究員
嶺澤 範行
研究員
米原 丈博
研究員
小堀 知輝
特別研究員
河東田 道夫
特別研究員
小杉 太一
特別研究員
澤田 啓介
特別研究員
DAWSON William
特別研究員
植村 渉
特別研究員
SONG Jong-Won
客員主管研究員
山口 兆
客員主管研究員
長谷川 淳也
客員主管研究員
鷹野 優
客員主管研究員
北浦 和夫
客員主管研究員
川上 貴資
客員研究員
中塚 温
客員研究員
前田 理
客員研究員
神谷 宗明
客員研究員
北河 康隆
客員研究員
CHAN Bun
客員研究員