工学院大学先進工学部 生命化学科

理論化学研究室

コンピュータで分子の動きを解き明かす

研究室の概要

キーワード アクティブマター、量子ドットセルオートマトン、分子動力学計算、量子化学計算

コンピュータを使うと、人が直接見ることのできない「分子」「原子」「電子」が動く様子をシミュレーションすることができます。私たちは、アクティブマターの運動、新しい仕組みのコンピュータの動作、化学反応の反応経路について、分子動力学計算や量子化学計算を用いて研究しています。

研究テーマ

モーターのエネルギー変換メカニズムの
解明とその応用

化学反応や光によって動くタンパク質・金属ナノ粒子などを総称してアクティブマターと呼びます。筋肉を構成するミオシンもその1つです。
アクティブマターの運動とエネルギー変換メカニズムについて、分子動力学法を用いて研究しています。

生体分子モーターの例

生体分子モーターの例

量子ドットセルオートマトンの
動作解析と分子設計

4核の錯体を用いて、量子ドットセルオートマトン(QCA)というコンピュータを作ることができます。QCA の中を信号が伝わる速度と信号の強度を求め、QCA の次世代コンピュータとしての可能性を評価しています。

量子化学計算による化学反応メカニズムの解明

量子化学計算を用いて遷移状態や安定構造を求めることにより、クロスカップリング反応や光環化付加反応の反応メカニズムの解明を行っています。また、銅を含む金属錯体を用いた水の酸化やキノン-ヒドロキノン変換の反応メカニズムについても研究しています。

指導教員

徳永 健 教授
専門分野
量子化学
分子動力学
生物物理

最近の原著論文

  • Ken Tokunaga, Fumiya Odate, Daiya Asami, Keishiro Tahara, Mitsunobu Sato, Bull. Chem. Soc. Jpn. 94, 397 (2021)
  • Ken Tokunaga, Ryo Akiyama, Phys. Rev. E 100, 062608 (2019)
  • Kennosuke Itoh, Fumiya Odate, Takuma Karikomi, Keishi Obe, Tsutomu Miyamori, Hideaki Kamiya, Kenji Yoza, Kenichiro Nagai, Hideaki Fujii, Hiroyuki Suga, Ken Tokunaga, RSC Adv. 9, 12365 (2019)
  • Keishiro Tahara, Nazuna Terashita, Ken Tokunaga, Shiomi Yabumoto, Jun-ichi Kikuchi, Yoshiki Ozawa, Masaaki Abe, Chem. Eur. J. 25, 13728 (2019)
  • Ken Tokunaga, Ryo Akiyama, J. Comput. Chem. Jpn. 17, 80-84 (2018)

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