DNA複製機構解析のためのモンテカルロElongation最適化ハイブリッド法

DNA复制机制分析的蒙特卡罗延伸优化混合方法

基本信息

批准号：
13F03028
负责人：
青木百合子
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度の目的は、DNAやナノチューブ系の構造最適化に有利な末端固定のElongation-OPT法を開発すること、また機能設計としてElongation法による非線形光学特性について、Elongation法から抽出したバンドや局所状態密度との比較も行うことであった。これまで開発してきたElongation法に構造最適化法を導入したELG-OPT法により効率的構造最適化は可能となり、初期構造から抜け出せない山に当たるとLocal Minimumに留まってしまうという従来法の難点をクリアできた。その理由として、本方法の部分構造最適化がもたらす利点であることを確認した。一方、電子状態理論の枠内だけの構造変化しか与えないので、グローバルに構造検索をするという点が満たされていない。分子動力学法と組み合わせたELG-MD法を用いても、従来のMD法のみを用いるよりは、より安定構造に到達し得るものの、ab initio Dにおける膨大な計算時間を考えると、特段の利用価値は見出せない。そこでMDを持ち込むことなく、計算時間の非常に速いモンテカルロ(MC)法をELG法と組み合わせることにより、よりグローバルな安定構造探索が可能となるよう発展させている。構造最適化法において、電子状態理論からの構造最適化法のみではなく、ダイナミックに構造を変化させ、ありとあらゆる安定構造の可能性を引き出しながらよりグローバルな安定構造に導く方法としての有効性を示せた。一方、ナノチューブ系を扱ったことの延長として、BNCヘテロナノチューブにおける様々な含炭素含有量と様々な炭素の配置パターンを有する系に対し、Elohgation法とFiniteField法を結びつけた非線形光学特性計算を行い、これらの構造と光学特性への影響、局所状態密度との関係等について解析を行った。結果的に、日本での滞在4か月のみとなってしまったため、成果発表を行う機会はなかったが、現在本人は論文執筆中である。本方法をDNAに適用する予定であったが時間的に困難となり、本人帰国後も引き続き当研究室にて本課題を継続する予定である。

本财年的目的是开发一种有利于DNA和纳米管系统结构优化的末端固定Elongation-OPT方法，并利用Elongation方法研究从Elongation方法中提取的关于非线性光学性质的能带和局域态还对功能设计进行了比较。 ELG-OPT方法将结构优化方法融入到我们迄今为止开发的Elongation方法中，可以实现高效的结构优化，并克服了传统方法在达到峰值时停留在局部最小值的缺点。我能够摆脱最初的结构。我们证实，造成这种情况的原因是该方法的子结构优化带来的优势。另一方面，由于它只给出了电子态理论框架内的结构变化，因此不能满足执行全局结构搜索的目的。虽然将ELG-MD方法与分子动力学方法结合使用可以比单独使用常规MD方法获得更稳定的结构，但考虑到从头计算巨大的计算时间，特别是使用ELG-MD方法是困难的我找不到任何价值。因此，通过将计算时间非常快的蒙特卡罗（MC）方法与ELG方法相结合，我们正在开发一种无需使用MD即可实现更加全局稳定结构搜索的方法。在结构优化方法中，我们不仅证明了基于电子态理论的结构优化方法的有效性，而且证明了作为一种动态改变结构并导致更加全局稳定的结构，同时提取所有可能的稳定结构可能性的方法的有效性。。另一方面，作为我们在纳米管系统方面工作的延伸，我们通过结合 Elohgation 方法和有限场方法计算了 BNC 异质纳米管中具有不同碳含量和不同碳排列模式的系统的非线性光学性质，我们分析了这些结构。它们对光学性质的影响以及它们与局域态密度的关系。结果他只在日本呆了四个月，所以没有机会展示自己的成果，但目前他正在写论文。我们本来计划将这种方法应用于DNA，但由于时间限制变得很困难，所以我们计划回到日本后在我们的实验室继续这个项目。