2 0 0 0 量子化学計算による星間分子の構造と化学反応の理論的予測
平成5年度に引き続き、星間分子の構造と化学反応に関して以下の研究を行った。1.我々が見い出したMgを含む星間分子としては最初の例であるMgNCに対して、さらに精度をあげたACPF/TZ2P+f法による電子状態の計算を行い、回転定数B_0の実測値5966.90MHzに対して、計算値5969.3MHzを得た。異性体のMgNCに対しても同様な計算を行い、実験値5094.80MHzに対して5089.3MHzの値を得た。また、星間分子候補として有力なFeCOの基底状態の分子構造をMRSDCI法で計算し、分光学定数を予測した。(平野)2.新たに見い出されたCOの赤外領域での発光スペクトルをリドベルグ状態間の遷移として同定した。(平野、長嶋)3.FeH,FeCOに関してf関数をも含む基底関数を用い、大規模なMRCIの計算を行った。また、MgC_2の構造と分光学定数をSDCIレベルで計算した。(田中)4.解離性再結合反応HCNH^++e^-→の反応機構を検討し、炭素星周辺でHNC/HCN比が1に近いことを量子化学的に説明した。(平野、長嶋)5.アセチレンシアニドHC_3Nの生成機構に関して、種々の中間体のエネルギーを計算して、C_2H_2またはC_2HとCNからの生成が可能であることを示した。(長村)6.星間反応C(^3P)+C_2H_2→C_3H_2のポテンシャル面をCASSCF/DZPとMP4/6-31G^<**>法で求めた。また、cyclic-C_3H_2からlinear-C_3H_2への異性化反応過程と、cyclic-C_3H+Hへの解離過程がほぼ障壁なしに起こることを明らかにした。(山下)
- 著者
- 川口 秀夫 寺村 浩 中村 聡子 荻野 千秋 原 清敬 蓮沼 誠久 老沼 研一 高谷 直樹 平野 恒 佐塚 隆志 北野 英己 近藤 昭彦
- 出版者
- 一般社団法人 日本エネルギー学会
- 雑誌
- バイオマス科学会議発表論文集 第11回バイオマス科学会議 (ISSN:24238333)
- 巻号頁・発行日
- pp.35-36, 2016-01-14 (Released:2017-03-22)
Sorghum bagasse pretreated with diluted acid, which was predominantly composed of glucan (59%) and xylan (7.2%), was used as a lignocellulosic feedstock to produce D-phenyllactic acid (PhLA) by a recombinant Escherichia coli strain expressing phenylpyruvate reductase from Wickerhamia fluorescens. Compared to filter paper hydrolysate, the PhLA yield was reduced by 35% during fermentation with enzymatic hydrolysate of sorghum bagasse as a carbon source, and metabolomics analysis revealed that intracellular levels of erythrose-4-phosphate and phosphoenolpyruvate and NAD(P)H regeneration for PhLA production from glucose markedly reduced. Compared to the separate hydrolysis and fermentation (SHF) with sorghum bagasse hydrolysate, simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of sorghum bagasse under glucose limitation conditions yielded 4.8-fold more PhLA with less accumulation of eluted components of p-coumaric acid and aldehydes, which inhibited PhLA fermentation. These results suggest that gradual hydrolysis of sorghum bagasse during SSF reduces the accumulation of both glucose and fermentation inhibitors, collectively leading to increased PhLA yield.
- 著者
- 北山 暁子 藤代 一成 平野 恒夫
- 出版者
- 一般社団法人情報処理学会
- 雑誌
- 情報処理学会研究報告グラフィクスとCAD(CG) (ISSN:09196072)
- 巻号頁・発行日
- vol.1998, no.76, pp.17-22, 1998-08-27
- 被引用文献数
- 2
パーティクルシステムなどに応用可能な,大規模球群を高速に描画する手法を提案する.粒子を球体として描画する際の問題の一つに,レンダリング計算コストに起因する描画の遅れがある.これを改善するために,ポリゴンによって近似した球を3次元的にレンダリングするのではなく,球の陰影を表した,異なる解像度のテンプレートテクスチャを予めテーブルに格納しておき,それらから光源やビューイングパラメータに依存した部分テクスチャを切出し,円盤状のビルボードにマッピングすることによって粒子を高速に描画する.そして,この手法の効果を検証するために,分子動力学計算によって得られた,数千個オーダーの粒子系の時系列データを用いてリアルタイムアニメーション作成を試みる.This paper proposes a method for fast display of a large-scale system of particles. To alleviate the temporal complexity of 3D rendering of geometrically-represented spheres, the method renders each sphere by extracting an appropriate partial texture analytically from the multi-resolution template texture table for shaded sphere, according to the position relative to a light source and viewing-related parameters, and maps the extracted texture onto a disc-shaped billboard. The effect of the present method is proven with an application to the realtime visualization of a 4D molecular dynamics data set comprising a thousand particles.
本年度は、1)剛体近似の代わりに分子自由度を許す分子性結晶構造予測プログラムMDCPを作成し、テストとしてアルコールなど若干の分子に適用して期待した成果を得た。2)MDCPプログラムの並列化をほぼ終了した。3)ab Initio分子軌道法の分子動力学への導入分子動力学の最大の問題点はいかにして良いポテンシャル関数を手に入れるかという問題である。我々は、力を分子軌道法で求めながら分子動力学の各タイムステップを進めていく方法をとることを考えていたのであるが、まず手始めに、炭酸ガスの分子性結晶の構造を化学式CO_2のみから予測することを試みた。すなわち、炭酸ガス分子の2量体に関する相互作用エネルギーを高精度のab Initio分子軌道法で求めてexp-6型のポテンシャル関数にフィットし、その結果得られたポテンシャル関数を使ってMDCPによる分子性結晶の構造予測をやってみたところ、常圧および高圧での結晶構造、および10万気圧あたりから始まる相変化まで十分な精度で予測出来ることが判明した。なお、本来の目的は、分子集合体についての分子動力学計算において、ポテンシャル関数を使うかわりに、分子動力学の各ステップで量子化学的に力を計算することにあるので、計算が早く、かつ精度がよいという密度汎関数法の適用を考え、予備的な計算を行った。
分子軌道計算は、材料化学や医薬品開発のために欠くことのできない手法であり、現在本方法は化学工業においても広く利用され始めている。分子軌道計算は、基底関数の数Nの4乗に比例する演算量および、補助記憶量を必要とするため、タンパク質等の巨大分子の計算は、事実上不可能であった。そこで、本研究では演算時間の大幅な短縮と補助記憶量の削減を目的として、分子軌道計算のための専用計算機MOE(MO Engine)とそれを用いた分子軌道計算プログラムの開発を試みた。このシステムの実現には、既存分子軌道計算プログラムの改良、MOE-LSI(MOE用高度集積チップ)の作成ならびにその専用ボードへの実装が必要である。本研究で開発しようとしたMOEは、パソコンにIEEE1394と呼ばれる標準プロトコルを用いて接続される専用並列計算システムであり、その最小単位であるMOEL-SIを、今回新たに開発した。性能は200MFlopsである。このMOEL-SI5個をボード上に実装した。5個のMOEL-SIはPPRAM-Linkを用いて相互結合されているので、1ボードあたり1Gflopsの性能を示す。一方、分子軌道法計算プログラムの改良としては、現在広く世界で使われているGAMESSをベースに行った。