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capture and release at high pressures on a unique large-pore mesoporous carbonSzab
, L.*; 井上 瑞基*; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 松本 悠佑*; Nge, T. T.*; Ismail, E.*; 一ノ瀬 泉*; 山田 竜彦*
ChemSusChem, p.e202402034_1 - e202402034_13, 2025/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Multidisciplinary)テクニカルリグニンを使用して、約20
30nmの細孔サイズを持つ大細孔メソポーラスカーボンを開発した。ソフトテンプレート過程において、コポリマーテンプレートからユニークな円筒形の超分子凝集体が形成された。この特異なナノ構造は、PluronicテンプレートとPEGグラフト化リグニン誘導体(グリコールリグニン)の両方にポリエチレングリコール(PEG)セグメントが存在するために形成した。結果として得られた大細孔メソポーラスカーボンにおいて、毛管凝縮により270Kで 飽和圧力に近い条件においてCOの吸収が大幅に増加した。
小川 達彦; 平田 悠歩; 松谷 悠佑; 甲斐 健師; 佐藤 達彦; 岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 松田 規宏; et al.
EPJ Nuclear Sciences & Technologies (Internet), 10, p.13_1 - 13_8, 2024/11
放射線挙動解析コードPHITSは、モンテカルロ法に基づいてほぼ全ての放射線の挙動を解析することができる放射線挙動解析計算コードである。その最新版であるPHITS version 3.34の、飛跡構造解析機能に焦点を置いて説明する。飛跡構造解析とは、荷電粒子が物質中を運動する挙動を計算する手法の一つで、個々の原子反応を識別することにより原子スケールでの追跡を可能にするものである。従来の飛跡構造解析モデルは生体を模擬する水だけにしか適用できず、遺伝子への放射線損傷を解析するツールとして使われてきた飛跡構造解析であるが、PHITSにおいてはPHITS-ETS、PHITS-ETS for Si、PHITS-KURBUC、ETSART、ITSARという飛跡構造解析モデルが補い合うことにより、生体の放射線影響だけでなく、半導体や材料物質など任意物質に対する適用が可能になっている。実際にこれらのモデルを使って、放射線によるDNA損傷予測、半導体のキャリア生成エネルギー計算、DPAの空間配置予測など、新しい解析研究も発表されており、飛跡構造解析を基礎とするボトムアップ型の放射線影響研究の推進に重要な役割を果たすことが期待できる。
C ions based on first-principles calculations関川 卓也; 松谷 悠佑; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 川井 弘之*; 大野 義章*; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 548, p.165231_1 - 165231_6, 2024/03
被引用回数：1 パーセンタイル：52.60(Instruments & Instrumentation)放射線の人体に与える影響の主な原因として、遺伝情報を担うDNAの損傷が考えられている。しかし、DNAが放射線損傷によりどのような分子構造変化を示すかは十分理解されていない。DNAに放射線を照射すると様々な種類のDNA損傷が形成されることが報告されていることから、我々のグループではDNAが受ける損傷と放射線によって引き起こされる様々なパターンのイオン化の関係を調べてきた。これまでDNAを模した剛体モデルを用いた簡易な体系における解析を行っていたが、人体への影響を考える上で重要と考えられるDNAの分子構造変化を解析するためにはより詳細な計算を必要とする。そこで、本研究では分子構造に基づいて電子状態を議論できる第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いてDNAの分子構造変化を明らかにすることを試みた。具体的には、放射線により1電子及び2電子が電離した状況のDNAを仮定し、最安定構造、バンド分散、及び波動関数を計算した。発表では、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて計算した放射線の線種及びエネルギーとDNAの分子構造変化の関係とともに議論する。また、放射線物理・固体物理の双方の観点から、放射線がもたらすDNAの基礎物性変化(DNA損傷の最初期過程に相当)について議論する。
佐藤 達彦; 岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 小川 達彦; 古田 琢哉; 安部 晋一郎; 甲斐 健師; 松谷 悠佑; 松田 規宏; 平田 悠歩; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 61(1), p.127 - 135, 2024/01
被引用回数：144 パーセンタイル：99.97(Nuclear Science & Technology)放射線挙動解析コードPHITSは、モンテカルロ法に基づいてほぼ全ての放射線の挙動を解析することができる。その最新版であるPHITS version 3.31を開発し公開した。最新版では、高エネルギー核データに対する親和性や飛跡構造解析アルゴリズムなどが改良されている。また、PHIG-3DやRT-PHITSなど、パッケージに組み込まれた外部ソフトウェアも充実している。本論文では、2017年にリリースされたPHITS3.02以降に導入された新しい機能について説明する。
関 悠佑*; 高柳 敏幸*; 志賀 基之
Physical Chemistry Chemical Physics, 19(21), p.13798 - 13806, 2017/06
被引用回数：9 パーセンタイル：35.31(Chemistry, Physical)500個のヘリウム原子からなる低温クラスターに埋め込まれたAg原子の光励起ダイナミクスを理解するため、リングポリマー分子動力学シミュレーションを行った。本研究では、
Pスピン軌道の電子波動関数の時間依存シュレーディンガー方程式とRPMD方程式を結合したエーレンフェスト平均場近似を用いた。このシミュレーションから、Ag原子は光励起後100psの時間でヘリウムクラスターから大部分が放出されることが分かった。放出したAg原子の平均速度は6070m/sと見積もられ、実験結果と定性的に一致した。
箕島 裕介*; 関 悠佑*; 高柳 敏幸*; 志賀 基之
Chemical Physics, 472, p.1 - 8, 2016/06
被引用回数：2 パーセンタイル：5.40(Chemistry, Physical)放射線によって生じた電子がDNAに付着して生体損傷のもととなる際に分子構造がどのように変化するのか、基礎的問題として興味をもたれている。本研究では、グアニン-シトシン塩基対の電子付着過程について、経験的原子価結合モデルに基づく半古典リングポリマー分子動力学法を用いて理論的に解析した。その結果、塩基対の負イオンは、双極子束縛状態から原子価束縛状態へ短時間で変化し、その後塩基間のプロトン移動を引き起こすことがわかった。この過程における同位体置換効果や温度効果について詳しく調べた。プロトン移動の動的過程は、原子核の量子性を伴うものであることがわかった。
関川 卓也; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 松谷 悠佑; 川井 弘之*; 大野 義章*; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
no journal, ,
デオキシリボ核酸(DNA)はグアニン、シトシン、アデニン、チミンの多様な組み合わせによって生物の遺伝情報を担い、放射線生物影響は主にこのDNAの損傷に起因する。本研究では重粒子・イオン輸送コードPHITSと第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いて、DNA損傷が定着するまでの過渡的な分子構造変化を理論的に調べた。その結果、DNAの化学反応部位が遺伝情報を担うグアニン・シトシンからDNA全体を支える糖鎖に移行すること、新たにDNA糖鎖が激しい分子揺らぎを示すことを明らかにした。本研究成果は、放射線生物影響の最初期過程の解明に貢献する。
関川 卓也; 松谷 悠佑; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 川井 弘之*; 大野 義章*; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
no journal, ,
デオキシリボ核酸(DNA)はグアニン、シトシン、アデニン、チミンの多様な組み合わせによって生物の遺伝情報を担い、放射線生物影響は主にこのDNAの損傷に起因する。本研究ではDNA損傷が定着するまでの過渡的な分子構造変化を理論的に調べるため、は放射線輸送計算コードParticle and Heavy Ion Transport code System (PHITS)を用いて放射線によって炭素線によって生成されるホールの数を計算し、第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いて、ホールを生成したDNAを標的として構造変化、化学反応を担う部位を計算した。その結果、少ないホール生成ではDNAのグアニン分子にトラップされる実験結果を再現し、大量のホール生成ではDNAの糖鎖分子とグアニン分子の混成軌道にトラップされる。本研究成果は、放射線生物影響の最初期過程の解明に貢献すると期待される。
関川 卓也; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 松谷 悠佑*; 川井 弘之*; 大野 義章*; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
no journal, ,
デオキシリボ核酸(DNA)はグアニン、シトシン、アデニン、チミンの多様な組み合わせによって生物の遺伝情報を担い、放射線生物影響は主にこのDNAの損傷に起因する。本研究ではDNA損傷が定着するまでの過渡的な分子構造変化を理論的に調べるため、第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いた。120個のホールを生成したDNAを標的とした計算を行い、ホールが少ない場合はDNAのグアニン塩基にホールがトラップされ、ホールが多いDNAでは主鎖が主に化学反応に寄与することを明らかにした。本研究成果は、放射線生物影響の最初期過程の解明に貢献する。
関川 卓也; 松谷 悠佑; 川井 弘之*; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 大野 義章*; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
no journal, ,
デオキシリボ核酸(DNA)はグアニン、シトシン、アデニン、チミンの多様な組み合わせによって生物の遺伝情報を担い、放射線生物影響は主にこのDNAの損傷に起因する。本研究ではDNA損傷が定着するまでの過渡的な分子構造変化を理論的に調べるため、炭素線照射によって生成されるホールの数を放射線輸送計算コードParticle and Heavy Ion Transport code System (PHITS)を用いて計算したのち、第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いて、ホールを生成した様々な配列のDNAを標的として構造変化、化学反応を担う部位を計算した。その結果、少ないホール生成ではDNAの中でも遺伝情報を担う基質分子にホールが広がる実験結果を再現すること、さらに大量のホール生成ではDNAの全体の構造を支える糖鎖分子と基質分子の混成軌道にトラップされることを明らかにした。本研究成果は、電離したDNA分子の更なる理解に繋がることが期待できる。
関川 卓也; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 松谷 悠佑*; 川井 弘之*; 大野 義章*; 佐藤 達彦; 甲斐 健師
no journal, ,
デオキシリボ核酸(DNA)はグアニン、シトシン、アデニン、チミンの多様な組み合わせによって生物の遺伝情報を担い、放射線生物影響は主にこのDNAの損傷に起因する。本研究ではDNA損傷が定着するまでの過渡的な分子構造変化を理論的に調べるため、第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いて、ホールを生成したDNAを標的として構造変化、化学反応を担う部位の挙動を解析した。その結果、ホールがDNAのグアニン分子にトラップされる事象を再現することを確認し、実験結果を再現することを明らかにするとともに、新たにDNA糖鎖が激しい分子揺らぎを示すことがわかった。本研究成果は、放射線生物影響の最初期過程の解明に貢献すると期待される。
佐藤 達彦; 松谷 悠佑; 甲斐 健師; 小川 達彦; 平田 悠歩; 関川 卓也
no journal, ,
PHITSは、任意物質中における様々な放射線の振る舞いをコンピュータ内で再現するモンテカルロ放射線挙動解析計算コードであり、現在、そのユーザー数は8,000名を超え世界68カ国で利用されている。その主な利用目的は、放射線施設設計、医学物理、放射線防護、宇宙線研究などである。PHITSのような汎用放射線挙動解析コードは、荷電粒子による物質へのエネルギー付与量を計算する際、阻止能に基づく連続エネルギー損失近似を採用するのが一般的である。しかし、DNAのようなナノスケールの放射線影響を解明するためには、荷電粒子の飛跡周辺に発生する個々の電離や励起の位置(飛跡構造)を正確に再現する必要があり、連続エネルギー損失近似では不十分である。本発表では、近年、PHITSに導入した飛跡構造解析モード及びそれを応用したDNA損傷計算結果について紹介する。
