液体酸素のシミュレーション(53MB)
酸素分子(鉄アレイ状の形で表示)は、磁性(磁気モーメントの方向を矢印で表示)を
もっており、分子磁石なのですが、酸素分子の磁性も考慮してスイスの研究者と
共同で開発された最新の計算プログラムを用いてシミュレーションしたときの
アニメーションです。(川本周平、小田竜樹、金沢大学、 Alfredo Pasquarello, ローザンヌ連邦工科大学)
水中のたんぱく質 RNaseT1 酵素と その阻害材 2'GMP(14MB)
説明は作成中
データ提供:大正製薬株式会社 宮川博夫
作成者:金沢大学理学部 川本周平、小田竜樹、樋渡保秋
タンパク質の2次構造モデルシミュレーション
alpha_trans.mpeg(2MB)はタンパク質のαヘリックス型のモデル(H2N2H3N2H3N2H2モデル、H疎水基、
N中性モノマーを表す).
beta_trans.mpeg(2MB)はタンパク質のβシート型のモデル(H3NH3N2H3NH3モデル).
二つのモデルはほんの少ししか違わないがが、前者はαヘリックス型、後者は
βシート型の構造に転移する。
相互作用としては、H-H間のみに引力(Van-der-Waals)以外は、全て斥力のみを
用いた最も簡単なタンパク質モデル.これらよりタンパク質の2次構造の基本が理解
される。(Andrij Baumketner,樋渡保秋、金沢大学)
3D結晶過程シミュレーション(32MB)
コンピューターシミュレーションにおいて結晶化に成功した例はまだ正式にはないと思われ、
かつその結晶過程の様子を研究することによりあやゆる分野の結晶体(ダイヤモンド、氷など)
の基礎的ななにかを発見できるという非常にやりがいと将来性のある事柄を研究した
非常に多くの時間経過が必要なためモデルは相互作用の計算が少ないアルゴンを用いた、
現在のところ結晶化に成功し、その過程を独自の解析法”s(saito)bond”
(三角構造、1対多構造、などなど)を用いて考察している、ちなみにこの結果は発展
途上段階のものであり、現在の研究ではさらに進化している
sbond−1(三角構造解析)3D可視化(25MB)
sbond−single(1対多構造解析)3D可視化(27MB)
(斎藤 譲一、金沢大学)
イジングスピンモンテカルロシミュレーション(8MB)
臨界温度近く(直上)でのイジングスピンの挙動を示したモンテカルロ
シミュレーション(外部磁場なし).スピン上向き:白、スピン下向き:黒で表示.
自発磁化なし.大きな波長(サイズ)のゆらぎが生じ、時間経過がゆっくりとなる
(臨界スローイングダウン現象とよぶ)。(礒部雅晴、金沢大学)
2次元剛体モデル(4MB)
融解点近傍での流動相における粒子の挙動を可視化した2次元剛体球モデルによる
イベントドリブン型分子動力学シミュレーション.
1950年代、Alder&Wainwrightにより、反発力しかない粒子系(剛体球モデル)でも
結晶化し固液相転移を起こすことを初めて示された.この発見は当時の常識を打ち破る
歴史的成果となり、後のコンピューターシミュレーションの発展に多大な影響力を
与えた.(礒部雅晴、金沢大学)
2次元剛体モデル--Alder転移点(4MB)
剛体円板系の固液相転移臨界点(Alder転移点)近傍の粒子の軌道の様子。
結晶化している領域と流動的な領域が混在していることがわかる。
二次元Alder転移の種類に関しては半世紀もの間、膨大な研究にも関わらず、
二つの仮説(一次転移or二度の連続転移)が真っ向から対立し、実は未だに
解決されていない超難問である。(礒部雅晴、金沢大学)
ブラウニアンダイナミクスによるゲル化過程のシミュレーション
DcP1500.avi(83MB)は粒子のムービーで孤立
粒子等のブラウニアン的な挙動がみられます。
DcB1500.avi(60MB)は結合ボンドのみを表示
したもので、クラスターの成長がみられます。
(野坂誠、金沢大学)
カルマン渦
流れに障害物を置いたとき(図の黒い円は障害物である円柱を表す)その後ろに
カルマン渦という互いに逆向きの渦の対が生成されます。それを計算機を使って
再現したものです。
velo100.mpg(3MB)は流れの向きを矢印で表
しています。
円柱の後ろで矢印が振動しているのがわかります。
part100_3s.mpg(3MB)は「墨流し」
を再現したものです。
円柱の上下に染料を流したときカルマン渦によって「唐草模様」上のパ
ターンが生まれているのがわかります。
karman_vor.mpg(2MB)は「渦」を
可視化したものです。
回転の向きの違う(赤と青)の渦が交互に生まれて流されていくのがわか
ります。(岩崎宏、伊東里司, 金沢大学)
2次元乱流
turb4.avi(36MB)は2次元乱流といって、
たとえば、大気のように高さが1km程度で
水平方向に100〜1000km程度というふうに縦横比が大きいときの風や雲の動きを
シミュレートしたものです。大気を(あたかも手で洗面器の水をかき混ぜるよう
に)かき混ぜたあとにそれがおとなしくなるまでを追いかけています。普通の3次
元乱流はじきに一様になりますが、2次元乱流は巨大な渦が残ります。これは台
風や低気圧が数日以上も消えないで生き延びる様子を説明しています。
(岩崎宏、金沢大学)
フラクタル
mandel3.mpg(3MB)は数学の分野で
フラクタルと呼ばれる幾何のひとつです。iを虚数単位とし、zを複素数とします。
ある複素数Cに対して以下の漸化式を計算します。
z(0) = 0
z(n) = z(n-1)*z(n-1) + C (n=1,2,3,,,,,,)
nが十分大きくなるとき、z(n)の大きさが無限大に近づくか、一定の値に(あるい
は周期的な繰り返し)に近づくかはCの値によって変わります。無限大に近づく速
さによって各Cを色明けして表示するとマンデルブロ集合と呼ばれる「サボテン」
のような模様(正確には境目の部分がマンデルブロ集合です)ができます。これの
おもしろいところは、どの部分を拡大しても自分の縮小コピーが現れるというこ
とです(自己相似性)。その様子を動画で表しました。
(岩崎宏、金沢大学)
2元液体合金のシミュレーション(243MB)
室温では固体である液体合金が、高温の溶融状態ではどのような
振る舞いをするのかを、分子動力学法という原子レベルのミクロな
シミュレーションによって調べた結果をアニメーションにしました。
2種類以上の元素を混ぜ合わせた液体合金は、その混ぜる元素の種類や
混ぜる比率によって、原子同士の結合のしかたが全く異なったものになることが
わかります。アニメーションの後半には原子同士を結合する役割をしている
電子雲の様子が出てきます。
(仙田康浩(金沢大学)氏提供)