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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03028/
• 关键词: 量子化学; DNA; ナノチューブ; 部分構造最適化; Elongation-モンテカルロ法; 非線形光学特性; Finite Field法; 局所状態密度; 量子化学; DNA; ナノチューブ; 部分構造最適化; Elongation-モンテカルロ法; 非線形光学特性; Finite Field法; 局所状態密度

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。

本财政年度的目的是开发一种末端固定的伸长 - OPT方法，该方法对DNA和纳米管系统的结构优化有利，并将伸长方法的非线性光学特性与从延长方法提取的状态的频段和局部密度进行比较。 ELG-OPT方法将结构优化方法引入了我们到目前为止已经开发的伸长方法，已实现了有效的结构优化，并设法克服了传统方法的缺点，这意味着，如果您遇到无法从初始结构中逃脱的山脉，它将保持局部最低水平。这是因为提供了该方法的子结构优化的优势。另一方面，由于仅提供了电子状态理论框架内的结构变化，因此不满足全球进行结构搜索的点。尽管ELG-MD方法与分子动力学方法相比，与仅使用常规MD方法相比，考虑到从头算D中的巨大计算时间，找不到特定的使用值。因此，通过将与ELG方法相结合的Monte Carlo（MC）方法相结合，该方法的计算时间非常快，而无需引入MD，我们已经开发了它来实现更全球的稳定结构搜索。在结构优化方法中，它已被证明不仅是电子状态理论的结构优化方法，而且还作为一种动态改变结构并导致更全球稳定结构的方法，同时利用所有可能稳定结构的可能性。另一方面，作为纳米管系统的扩展，使用ELOHGITATION和有限端口方法计算了非线性光学性能，用于具有各种碳含量和各种碳排列模式的系统，BNC杂型培管中的各种碳排列模式，并对结构进行了分析，并在其上对何处的局部密度呈现了何处，因此，他对何处的关系及其对何处的关系进行了影响。目前正在写论文。尽管计划将这种方法应用于DNA，但很难做到这一点，即使返回日本后，该主题也将继续在我们的实验室中。