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ナノテクノロジー材料分野

みずほ情報総研では物理、化学、半導体工学、生物などの分野の専門知識を有した技術者が、数値計算の技術を合わせて、お客さまの研究開発の課題を解決するための数値シミュレーション解析によるコンサルティングの業務とその解析のためのシミュレーションソフトウェアの開発を行っています。


数値シミュレーションによる材料設計の研究開発のコンサルティング

半導体分野

高精度エッチングのための中性粒子ビーム生成過程の電子状態計算

高精度エッチングのための中性粒子ビーム生成過程の電子状態計算

プラズマイオンがグラファイトと衝突して電荷を交換して中性化される現象を量子力学に基づいた電子状態の時間発展として第一原理計算を行いました。

電子デバイス材料のキャリア輸送特性解析

電子デバイス材料のキャリア輸送特性解析

2010年ノーベル物理学賞の受賞理由となった単層グラフェンの作成により、グラフェンの電子デバイス応用への可能性が広がりました。このような原子・分子スケールに特徴を持つ新奇材料の特性解析には、第一原理に基づく量子力学シミュレーションの活用が欠かせません。グラフェンを対象としたキャリア(電子・ホール)輸送特性解析をご紹介します。


基礎物理分野

強パルスレーザーによる高次高調波発生過程の電子状態計算

強パルスレーザーによる高次高調波発生過程の電子状態計算

強い強度の振動電場を原子に照射することで起こる電子状態の激しいダイナミクスを量子力学に基づいた電子状態の時間発展として第一原理計算を行いました。

材料設計分野

酸化チタン光触媒材料の高機能化に向けた電子構造解析

酸化チタン光触媒材料の高機能化に向けた電子構造解析

光触媒材料の高機能化・高効率化に向けた材料設計への電子状態計算の応用例として、酸化チタン結晶に対する電子構造(状態密度・バンド構造)の計算を行いました。

LDA+U法による酸化チタンの電子構造解析

LDA+U法による酸化チタンの電子構造解析

LDA+U法で酸化チタンのバンドギャップの計算を行いました。Ueff=10eVにとると、実験値とよい一致が得られます。

透過膜材料設計に対する分子動力学計算

透過膜材料設計に対する分子動力学計算

分子動力学法を用いた非晶質合金中の水素の拡散シミュレーションを活用し、非透過膜材料設計の指標となる物性値である拡散係数の計算を行いました。

量子化学計算解析サービス

量子化学計算解析サービス

量子化学計算のソフトウェアを適切に使用するには高度なノウハウが必要です。経験豊富なコンサルタントが、お客様のご要望にあわせてGaussian等の量子化学計算ソフトウェアを用いた解析サービスを実施いたします。

ゴム高分子とシリカナノ粒子の相互作用解析

ゴム高分子とシリカナノ粒子の相互作用解析

フラグメント分子軌道(FMO)法を用いて、ゴム高分子とシリカ界面における原子・分子スケールの相互作用解析を行いました。

生体分野

生体親和材料とペプチドの相互作用解析

生体親和材料とペプチドの相互作用解析

歯や骨の主成分として知られるハイドロキシアパタイト(HA)とタンパク質との親和性を解析しました。

インシリコ創薬を指向したエストロゲン受容体のリガンド結合性予測

インシリコ創薬を指向したエストロゲン受容体のリガンド結合性予測

乳がんや骨粗しょう症のターゲットタンパク質であるエストロゲン受容体を例にして、インシリコ創薬スクリーニングへのFMO量子化学計算の適用可能性を探りました。

エストロゲン受容体―リガンド相互作用解析

エストロゲン受容体―リガンド相互作用解析

エストロゲン受容体とリガンドとの相互作用について、高精度量子化学計算による相互作用解析を行いました。リガンドと各アミノ酸残基との相互作用エネルギー、電荷移動相互作用、分散相互作用の描像が明らかになりました。

転写因子とDNAとの相互作用解析

転写因子とDNAとの相互作用解析

遺伝子の転写を制御するタンパク質とDNAとの特異的分子認識に関して、FMO量子化学計算により、配列特異的な相互作用メカニズムを明らかにしました。IFIE mapによる網羅的な相互作用解析も行っています。

EGFRチロシンキナーゼ阻害剤のドッキング構造、結合エネルギー解析

EGFRチロシンキナーゼ阻害剤のドッキング構造、結合エネルギー解析

肺がんの分子標的薬である、チロシンキナーゼ阻害剤の候補化合物に対して、FMO量子化学計算を行い、ドッキング計算と結合エネルギー解析を行いました。

シリコン酸化膜表面とアミノ酸との相互作用解析

シリコン酸化膜表面とアミノ酸との相互作用解析

生体とインプラントとの相互作用の理解のため、シリコン酸化膜表面とアミノ酸の相互作用を密度汎関数法を用いて解析しました。

水中の構造揺らぎを考慮したタンパク質の相互作用解析

水中の構造揺らぎを考慮したタンパク質の相互作用解析

タンパク質とリガンドとの相互作用解析において、水中でのタンパク質の構造揺らぎの影響を考慮することが望ましいと考えられます。小規模なタンパク質TrpCageを用いて、古典分子動力学計算とFMO量子化学計算を組み合わせた解析を行いました。

材料設計の研究開発のためのソフトウェアの開発

半導体分野

材料物性を理論的に理解するための第一原理電子状態計算

材料物性を理論的に理解するための第一原理電子状態計算

平面波展開法、実空間格子法、原子軌道法などの基底関数やさまざまな特殊な計算アルゴリズムを実装した電子状態計算ソフトウェアを、お客さまのご要望に応じて各種開発しています。

量子電子動力学ソフトウェア(QuickQD)

量子電子動力学シミュレータ(QuickQD)

基底状態の電子状態計算を超えて、外場により励起状態へと時間変化していくダイナミックな過程を数値計算する新しいタイプの第一原理電子状態計算ソフトウェアを開発しています。

量子・古典融合型分子動力学ソフトウェア

量子・古典融合型分子動力学ソフトウェア

当社は独立行政法人 物質・材料研究機構 計算材料科学研究センターと共同して、量子・古典融合型分子動力学法プログラムであるマルチスケールシミュレータを開発しています。

材料設計プラットフォーム

材料設計プラットフォーム

物質・材料設計のための要素技術(シミュレーション、データベース、データ解析、可視化、ユーザ・インターフェース等)を統合し、コンピューターによる仮想実験が可能な材料設計システムを開発しています。

その他分野

お客さま開発プログラムの整備・改良・普及促進

プログラムの開発・整備・改良・普及促進

お客さまが開発されたプログラムをより高機能化し、計算設定や結果解析を容易にするための各種のプログラムの整備を行います。この整備により、お客さまのプログラムがより多くの人々に活用されていくことをお手伝いいたします。

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