計算分子科学

About关于研究室

分子のふるまいを、計算で解き明かす。

計算分子科学研究室は、東北大学の化学科・化学専攻で、理論・計算化学を専門とする唯一の研究室です。
実験は行わず、計算機を使った理論計算で、溶液や界面での分子のふるまいを研究しています。
電子の運動を解く量子化学と、原子・分子の運動を解く分子シミュレーションで、液体の界面を分子のレベルから調べています。
研究では物理学科と同じレベルの物理を使うため、配属後にそれを重点的に勉強します。

Research研究课题

溶液や界面での分子の過程を、電子状態計算や分子シミュレーションに基づく理論計算で解明することを目指しています。最近は溶液中の化学反応やダイナミックスに加え、不均質系の界面現象を主な研究対象としています。

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界面和周波発生分光の理論↗

界面の分子を調べる和周波発生(SFG)分光のスペクトルを、電子状態理論と分子動力学シミュレーションに基づいて計算し解析する理論を、初めて提唱しました。現在は基礎理論の発展と、分子モデルの開発や大規模計算への応用を進めています。

※示意图

電子分極の理論と分子モデリング↗

溶液中の分子の動きでは、電子の偏り（電子分極）がしばしば重要になります。分子軌道法で電子分極を表す量を定式化し、芳香族ラジカルの拡散速度など従来説明がつかないとされた実験事実を、電子分極の効果として解明しました。

※示意图

液体界面の物質移動と大気化学反応↗

気液界面での物質移動を、流体計算と分子動力学計算を使い、実験に現れる要素ステップに分けて解析できることを初めて示しました。エアロゾル表面の反応や水と油の液液界面での抽出など、液体界面が関わる問題の解明を目指しています。

※示意图

溶液中の化学反応と自由エネルギー計算↗

量子化学と分子力場を組み合わせたQM/MM法に、溶液の分子シミュレーションや積分方程式理論を併用して、化学反応の自由エネルギーを溶液中で効率良く求める手法を開発してきました。界面やナノ空間など複雑な環境への応用に適しています。

Voices学长学姐的评价

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