2025/12/12 更新

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コウガ　ケンイチロウ
甲賀　研一郎
KOGA Kenichiro
所属
学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎） 教授
職名
教授
ホームページ
http://chem.okayama-u.ac.jp/japanese/staff/kenichiro-koga.html
外部リンク

学位

  • 博士 （ 京都大学 ）

研究キーワード

  • 熱力学

  • 計算機シミュレーション

  • liquids

  • interfaces

  • phase transitions

  • 統計力学

  • Statistical mechanics

  • thermodynamics

  • computer simulation

  • 液体

  • 相転移

  • 界面

  • 疎水効果

研究分野

  • ナノテク・材料 / 基礎物理化学

  • 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

学歴

  • 京都大学    

    - 1996年

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    国名： 日本国

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  • 京都大学   Graduate School, Division of Engineering  

    - 1996年

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  • 京都大学    

    - 1993年

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    国名： 日本国

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  • 京都大学   Graduate School, Division of Engineering  

    - 1993年

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  • 大阪大学   Faculty of Engineering Science  

    - 1991年

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  • 大阪大学   School of Engineering Science Direct Affiliates  

    - 1991年

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    国名： 日本国

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経歴

  • ルーヴェン・カトリック大学 客員教授

    2010年

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  • Visiting Professor,KU Leuven

    2010年

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  • 岡山大学   大学院自然科学研究科   教授

    2009年6月 - 2016年3月

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  • - 岡山大学自然科学研究科機能分子化学専攻 教授

    2009年

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  • コーネル大学   化学部   客員研究員

    2001年10月 - 2003年6月

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    国名：アメリカ合衆国

    備考：日本学術振興会海外特別研究員

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所属学協会

委員歴

  • 日本物理学会   領域代表  

    2022年4月 - 2023年3月   

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    団体区分：学協会

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  • 分子シミュレーション学会   幹事  

    2020年1月 - 2023年12月   

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    団体区分：学協会

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  • 分子シミュレーション研究会   幹事  

    2006年 - 2008年   

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    団体区分：学協会

    分子シミュレーション研究会

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論文

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書籍等出版物

  • 熱力学講義

    Benjamin Widom, 甲賀研一郎（ 担当： 共著）

    2024年11月  （ ISBN:9784785328290 ）

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  • 化学系の統計力学入門

    化学同人  2005年 

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  • Water, Steam, and Aqueous Solutions for Electric Power

    Maruzen  2005年 

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  • Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology

    Marcel Dekker  2004年 

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  • H. Tanaka, *K. Koga, in V. Buch and J.P. Devlin

    Springer-Verlag  2003年 

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  • New Kinds of Phase Transitions: Transformations in Disordered Substances

    Kluwer,Dordrecht  2002年 

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  • Science and Technology of High-Pressure Research

    2000年 

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MISC

  • カーボンナノチューブの中に形成されるプラスチック氷相 招待 査読

    望月建爾, 甲賀研一郎

    アンサンブル   2021年1月

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    掲載種別：記事・総説・解説・論説等（その他）  

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  • Tribute to Benjamin Widom 査読

    Roger F. Loring, Kenichiro Koga, Dor Ben-Amotz

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B   122 ( 13 )   3203 - 3205   2018年4月

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  • Preface

    Kenichiro Koga, Ryo Akiyama

    JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS   200   1 - 1   2014年12月

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  • 定積・定圧・任意条件下における溶媒和熱力学量とその温度依存性

    甲賀研一郎

    アンサンブル   15 ( 2 )   92 - 96   2013年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：分子シミュレーション研究会  

    <tt>定積，定圧，または任意の微小体積変化をともなう溶媒和過程のいずれを選択するかにより，溶媒和自由エネルギーは変化しないが，溶媒和エンタルピーおよび溶媒和エントロピーは変化することを振りかえり，低温における疎水性水和に特徴的な負の溶媒和エンタルピーと正の溶媒和自由エネルギーが実現する条件について考察する．また，任意の溶媒和過程に対する溶媒和エンタルピーまたはエントロピーは，溶媒和自由エネルギーの温度微分</tt>—<tt>定圧，定積条件とは異なる温度微分</tt>—<tt>に関係づけられることを示す</tt><tt>． </tt>

    DOI： 10.11436/mssj.15.92

    CiNii Article

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/10020856235?from=CiNii

  • Preface

    Kenichiro Koga, Ryo Akiyama

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   81   2012年9月

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    記述言語：英語  

    Web of Science

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  • Wetting transitions at fluid interfaces and related topics

    Kenichiro Koga

    Review of Polarography   56 ( 1 )   3 - 10   2010年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：日本ポーラログラフ学会  

    Wetting transitions, in which a fluid wets the interface between two fluid phases, are defined. There may be first, second, and higher order transitions. The line tension, an excess free energy per unit length of a three-phase contact line, and the boundary tension, another excess free energy associated with the boundary of two surface phases at the prewetting transition, are also defined. Mean-field density functional models of the fluid interfaces are introduced and their results on the wetting transitions, the line and boundary tensions, and the fluid structures in the three-phase contact region are presented.

    DOI： 10.5189/revpolarography.56.3

    CiNii Article

    CiNii Books

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00352439800?from=CiNii

  • How soft interfaces get wet

    甲賀研一郎

    物性研究   93 ( 3 )   301 - 301   2009年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：物性研究刊行会  

    CiNii Article

    CiNii Books

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    その他リンク： http://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/10942694

  • Discovery of two-dimensional ice - Peculiar structure predicted by computer simulation

    K. Koga, X.C. Zeng, H. Tanaka

    Chemistry   1999年

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講演・口頭発表等

  • Two Aspects of the Osmotic Second Virial Coefficient 招待

    Kenichiro Koga

    EMLG/JMLG  2022年9月16日  EMLG/JMLG

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    開催年月日： 2022年9月12日 - 2022年9月16日

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（基調）  

    開催地：The University of Barcelona   国名：スペイン  

  • 統計力学 招待

    甲賀研一郎

    第16回分子シミュレーションスクール  2022年9月5日 

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    開催年月日： 2022年9月5日 - 2022年9月7日

    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

    開催地：愛知県岡崎市   国名：日本国  

  • “Osmotic second virial coefficients for hydrophobic interactions: Ion-specific effects and solutesize dependences”

    Kenichiro Koga

    Hydrophobicity: From Theory, to Simulation, to Experiment  2022年6月29日  Telluride Intermediate School

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    開催年月日： 2022年6月26日 - 2022年6月30日

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：725 West Colorado Ave Telluride, CO 81435   国名：アメリカ合衆国  

  • Ion-Specific Effects on Hydrophobicity: Salting-out effect and Salt-Enhanced Association 招待

    Kenichiro Koga

    Physical Chemistry Seminar, Department of Chemistry, Purdue University  2021年11月10日 

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    記述言語：英語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Ion-Specific Effects on Hydrophobicity: Salting-out effect and Salt-Enhanced Association 招待

    Kenichiro Koga

    Theory Group Seminar, Department of Chemistry, Baker Laboratory, Cornell University  2021年11月6日 

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    記述言語：英語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 統計力学 招待

    甲賀研一郎

    第15回分子シミュレーションスクール  2021年9月7日 

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    記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Ion-size dependences of the salting-out effect 招待

    Kenichiro Koga

    IUPAC CCCE 2021  2021年8月13日 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 疎水効果の分子論，集中講義 招待

    甲賀研一郎

    2020年11月11日 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 疎水性相互作用の温度・圧力・塩濃度依存性 招待

    甲賀研一郎

    奈良女子大学理学部化学科講演会  2020年11月10日 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 細孔内準一次元物質のポリモルフィズム: 最密充填vs.水素結合 招待

    甲賀 研一郎

    日本物理学会  2020年9月9日 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 統計力学 招待

    甲賀研一郎

    第14回分子シミュレーションスクール  2020年9月4日 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 疎水性相互作用の温度応答・イオン種依存性 招待

    甲賀 研一郎

    第9回 次世代の物質科学・ナノサイエンスを探る  2020年1月10日 

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    会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

    開催地：北海道大学北キャンパス地区シオノギ棟  

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  • Is the wetting transition inevitable near the critical endpoint and tricritical point? 国際共著 国際会議

    Kenichiro Koga

    2019年11月6日 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：沖縄  

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  • 密度汎関数理論による臨界終点および三重臨界点近傍の濡れ転移相図

    甲賀研一郎

    日本物理学会2019年秋季大会  2019年9月10日 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 統計力学 招待

    甲賀研一郎

    第13回分子シミュレーションスクール  2019年9月2日 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Interfacial tensions near the critical endpoints and the tricritical point of three-phase equilibria 招待

    Kenichiro Koga

    Research Seminar at St. Petersburg State University  2019年7月9日 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Interfacial tensions near the critical endpoints; the tricritical point of three-phase equilibria;Mean-field density-functional model 招待

    2018年12月11日 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：九州大学西新プラザ  

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  • SOLVATION OF HYDROPHOBIC PARTICLES IN AQUEOUS SOLUTION AND SOLVENT-MEDIATED INTERACTIONS VARYING WITH TEMPERATURE, PRESSURE, AND SALT CONCENTRATION 招待

    Kenichiro Koga

    5th International Conference on Colloid Chemistry and Physicochemical Mechanics  2018年9月12日 

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    会議種別：口頭発表（基調）  

    開催地：St. Petersburg  

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  • 統計力学 招待

    甲賀研一郎

    2018年9月4日 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 疎水効果に対するイオン添加効果

    甲賀 研一郎

    液体の化学夏の学校  2018年8月30日 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Hydrophobicity varying with T, P, and salt concentration 招待

    Kenichiro Koga

    Theory Group Seminar, Department of Chemistry, Baker Laboratory, Cornell University  2018年8月1日 

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  • Hydrophobicity (solubility and hydrophobic interaction) varying with T, P, & salt concentration 招待

    Kenichiro Koga

    TSRC Workshop, Hydrophobicity: From Theory, to Simulation, to Experiment, Telluride  2018年7月17日 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：Telluride, CO, USA  

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  • 疎水性相互作用の温度，圧力，塩濃度依存 性

    甲賀 研一郎

    分子シミュレーション討論会  2017年11月30日 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 統計力学

    第11回分子シミュレーションスクール  2017年 

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  • 疎水性相互作用における平均場近似の妥当性

    日本物理学会2017年秋季大会  2017年 

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  • 多様な環境下における疎水効果

    日本物理学会 第72回年次大会  2017年 

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  • 疎水性高分子鎖のコイル－グロビュール転移における水の役割

    日本物理学会第72回年次大会  2017年 

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  • 多様な環境下における疎水効果

    日本化学会第97回春季年会・特別企画講演 極限状態が織りなす新しい化学の世界  2017年 

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  • Coil-globule transformation of a simple polymer chain in water

    The 4th International Conference on Molecular Simulation  2016年 

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  • The solubility of nonpolar solutes at the liquid-vapor interface of water: A simple mean-field description

    Workshop "Hydrophobicity: From Theory, Simulation, to Experiment"  2016年 

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  • 統計力学

    第10回分子シミュレーションスクールー基礎から応用までー  2016年 

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  • DFT models of interfaces near critical endpoints and tricritical points: some preliminary results

    Density Functional Days in Tuebingen  2015年 

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  • Solid-liquid critical behavior of water in hydrophobic nanotubes

    The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies  2015年 

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  • 疎水性相互作用に対する温度、圧力、塩濃度効果の定量化

    日本物理学会 第70回年次大会  2015年 

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  • 浸透第2ビリアル係数でみる疎水性相互作用

    日本物理学会2013年秋季大会  2013年 

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  • 疎水性相互作用の温度依存性について

    第3回ソフトマター研究会  2013年 

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  • The osmotic second virial coefficient of hydrophobic solutes in aqueous solution

    The 7th Mini-Symposium on Liquids  2013年 

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  • 濡れ転移の多様性について

    公益社団法人 新化学技術推進協会 先端科学・材料技術部会 コンピュータケミストリ分科会  2012年 

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  • Methane in cold and hot water

    The Third Symposium in Commemoration of International Exchange Agreement between Faculty of Science, University of Copenhagen, Denmark and Graduate School of Natural Science and Technology, OKayama Un  2012年 

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  • Hydrophobes in Water/Water in Nanotubes

    Seminar  2012年 

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  • Lennard-Jones溶液における疎水効果

    次世代ナノ統合シュミレーションソフトウェアの研究開発 第5回公開シンポジウム  2011年 

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  • 疎水性水和と溶媒誘起相互作用

    第５回領域研究会  2011年 

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  • General View on Solvation in Water and Simple Liquids

    第１回ソフトマター研究会  2011年 

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  • 疎水性水和の微視的描像のアンサンブル依存性

    第６３回コロイドおよび界面化学討論会  2011年 

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  • 疎水性水和の熱力学

    2011年日本化学会西日本大会  2011年 

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  • 疎水効果と４℃の水の関係

    第３４回溶液化学シンポジウム  2011年 

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  • A general view on Hydrophobicity

    7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics  2011年 

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  • A general view on solvation of apolar solutes in water and in simple liquids

    5th Mini-Symposium on Liquids  2011年 

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  • 疎水性水和の特殊性と一般性

    理研シンポジウム 動的水和構造と分子過程Ⅳ  2010年 

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  • 疎水性水和と溶媒誘起相互作用

    第163回化学コロキウム  2010年 

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  • 界面における相転移

    「実在系の分子理論」成果とりまとめシンポジウム  2010年 

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  • First, second, and higher-order wetting transitions

    International Symposium on Non-equilibrium Soft Matter 2010  2010年 

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  • First, second, and higer-order wetting transitions at fluid interfaces

    11th Granada* Seminar on Computational and Statistical Physics  2010年 

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  • 均一・不均一液体の統計力学

    集中講義  2010年 

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  • Introduction to homogeneous and inhomogeneous liquids

    IITS Course in Theoretical Physics for PhD Students  2010年 

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  • 定圧過程と定積過程でみた疎水効果（疎溶媒効果）

    日本物理学会  2010年 

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  • 定圧及び定積条件でみた溶媒和熱力学量とその意味、新学術領域研究 水を主役としたATPエネルギー変換

    共溶媒効果に関する勉強会  2010年 

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  • Introduction to homogeneous and inhomogeneous liquids

    IITS Course in Theoretical Physics for PhD Students  2010年 

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  • ソフトな界面における連続濡れ転移

    日本物理学会  2009年 

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  • Wetting transitions and the line tension

    The 4th LSW Symposium on Soft & Wet Matter  2009年 

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  • 疎水環境下における水の構造・相転移・ダイナミクス

    実在系の分子理論 研究交流会  2009年 

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  • Hydrophobic Solutes in Water and Water in Hydrophobic Pores

    International Symposium between Shaanxi Normal University and Okayama University  2009年 

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  • 濡れ転移の密度汎関数モデルから何がわかるか

    九州大学物性基礎論コロキウム  2009年 

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  • ナノ細孔内液体の構造・吸着・固液相転移

    ナノ統合拠点分子科学ＷＧ物性科学ＷＧ共同連続研究会  2009年 

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  • 連続濡れ転移の特長と条件

    特定領域研究 ソフトマター物理 第4回領域研究会  2009年 

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  • 濡れ転移近傍における線張力

    第61回コロイドおよび界面化学討論会  2008年 

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  • An infinite-order wetting transition

    100th Statistical Mechanics Meeting  2008年 

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  • カーボンナノチューブ内の水およびアルゴンの構造と固液相転移

    第1回界面科学研究会  2008年 

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  • 制約空間および界面における凝集相構造と相転移

    日本物理学会  2008年 

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  • Line tension on approach to wetting transitions

    Max Planck Institute for Metals Research Ringberg meeting Soft Matter at Interfaces 2008  2008年 

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  • 液体の統計力学理論と分子シミュレーションの基礎と応用

    分子科学若手の会夏の学校  2008年 

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  • 不均一系の分子シミュレーション

    第３回分子・物質シミュレーション中核拠点形成事業人材育成講座「分子シミュレーションスクール -基礎から応用まで-」  2007年 

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  • カーボンナノチューブ内の水および単純液体の相転移

    フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム  2007年 

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  • 界面における水の構造と相転移

    第９回花王研究奨励賞受賞記念講演  2007年 

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  • 物理・化学のおもしろさ：身近なことから最先端の話題まで

    進路啓発セミナー  2007年 

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  • 不均一系の相転移

    液体化学夏の学校  2007年 

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  • Phase Transitions of Confined Water and Simple Liquids

    Institute of Theoretical Physics Seminar  2007年 

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  • 濡れ転移近傍における密度分布と線張力

    分子シミュレーション討論会  2007年 

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  • 細孔内の水とアルゴンの相転移と相図

    自然科学研究機構計算科学研究センター スーパーコンピューターワークショップ 超高速シミュレーターが切り開く分子科学の諸相：若手研究者による理論・方法論展開とその展望  2006年 

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  • ナノチューブ内の単純液体の構造，相転移，相図

    日本物理学会第61回年次大会， シンポジウム『分子シミュレーションと熱力学量』  2006年 

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  • Line tension and adsorption equation for the three-phase contact

    日本物理学会秋期大会  2006年 

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  • 三相接触線における線張力と吸着式

    第２０回分子シミュレーション討論会  2006年 

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  • ナノチューブ中の水、水溶液：制約空間がもたらす新規な物性と相転移ダイナミクス

    次世代ナノ生体物質・次世代エネルギー合同グループ会議  2006年 

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  • ナノ細孔内の単純液体および水の相転移

    分子シミュレーション夏の学校  2005年 

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  • 疎水性細孔内の水の相転移 Phase transitions of water confined in hydrophobic pores

    第５８回コロイドおよび界面化学討論会  2005年 

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  • 学術賞受賞講演

    第１９回分子シミュレーション討論会  2005年 

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  • 疎水効果と水の相転移

    理論化学シンポジウム  2004年 

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  • 疎水効果の熱力学と微視的模型

    立命館大学理工学研究所プロジェクト研究シンポジウム  2004年 

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  • Phase transitions in confined water

    14th International Conference on the Properties of Water and Steam (14th ICPWS)  2004年 

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  • Phase transitions of quasi-one-dimensional and quasi-two-dimensional water

    International Symposium on "Physicochemistry of Water and Dynamics of Materials and the Earth --- Structures and Behaviors of the Thin Film Water ---",  2003年 

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  • Model of freezing in one-dimensional liquids

    88th Statistical Mechanics Conference: A Celebration of Elliot Lieb's 70th Birthday.  2002年 

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  • Correlation between Hydrophobic Attraction and the Free Energy Hydration

    第25回溶液化学シンポジウム  2002年 

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  • How does water freeze inside carbon nanotubes?

    Horizons in Complex Systems,  2001年 

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  • Phase equilibria and phase transitions of water confined in Q2D and Q1D geometries

    NATO Advanced Research Workshop ---New kinds of phase transition---,  2001年 

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  • Phase behavior of water confined in a slit nanopore

    AIRAPT-17  1999年 

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受賞

  • 日本物理学会若手奨励賞

    2007年  

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    受賞国：日本国

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  • 花王研究奨励賞

    2007年  

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    受賞国：日本国

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  • 分子シミュレーション研究会学術賞

    2005年  

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    受賞国：日本国

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共同研究・競争的資金等の研究

  • ミセル形成駆動力の解明に基づく界面活性剤凝集挙動の理論モデリング

    研究課題/領域番号：20H02696  2020年04月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    甲賀 研一郎

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    配分額：15990000円 （ 直接経費：12300000円 、 間接経費：3690000円 ）

    ミセル形成要因のひとつである疎水基同士の会合に関する理論研究を進展させた．疎水基部位の会合は，界面活性剤分子の疎水基部位集団が水溶液からの「分離」して，ミセルの核を形成することを意味する．この現象の駆動力は，疎水性分子の水への低溶解度（疎水効果）と疎水性分子間の引力相互作用（疎水性相互作用）の２つの効果である．本年度は，疎水性溶質の溶解度および疎水性相互作用に関する理論的研究を引き続き行った．まず第一に，水溶液中の疎水性溶質の溶媒和自由エネルギーに対するイオン添加効果の一般的性質の起源を解明した．イオンサイズが小さいほど，そのイオンによる塩析効果が大きい．前年度の研究では，イオン周囲の水和水の構造が塩析効果を決めていることまでを明らかにした．本年度は，イオン添加効果を定量化するために用いられるセチェノフ係数を与える一般式を導出し，それに基づく解析を行った．この式は溶質-水間相関関数積分と溶質-イオン間相関関数積分との差によって，セチェノフ係数が与えられるという簡単な式であるが，応用範囲は広く，今後実験結果の解釈に役立つものであると期待できる．また，イオン添加効果に限らず，様々な化学成分の添加効果も基本的に同じ式を用いて調べることができる．塩析効果に関して，特にカチオンサイズ依存性に注目した研究では，リチウムイオンの例外的挙動の解明に取り組んだ．分子動力学シミュレーションおよび自由エネルギー計算を実行し，水和殻の構造を解析し，リチウムイオンの場合，水分子の配向が強く制限されることにより，水和水の低密度化が起こることを突き止めた．この結果はJ. Phys. Chem. Bに発表された．また，複数のアルコール分子種について溶媒和自由エネルギーを効率よく計算する手法の開発を進めた．その結果，平均場近似を部分的に用いることにより高効率計算ができることがわかった．

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  • 多彩な環境応答を示す溶媒誘起力の解明：理論・実験融合研究

    研究課題/領域番号：18KK0151  2018年10月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    甲賀 研一郎, 岡本 隆一, 墨 智成, 望月 建爾

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    配分額：17940000円 （ 直接経費：13800000円 、 間接経費：4140000円 ）

    （１）水溶液中の疎水性溶質の溶媒和自由エネルギーに対するイオン添加効果について予備的な分子動力学シミュレーション計算を進め，今後の研究方針を固めた．第一に，電荷をもったイオンの場合，既存の分子間相互作用ポテンシャルがイオン水溶液の基礎物性をうまく再現することができないという点を確認し，ポテンシャルを改良することを試みた．その結果，イオンの電荷qをそのまま用いるのではなく，分子分極を考慮するために，一定の割合でqを減少させることにより，総合的に基礎物性がうまく再現できることを確認した．今後，このイオンポテンシャルを用いて，疎水性分子の溶媒和エネルギーに対するイオンの添加効果をイオン種毎に明らかにし，その機構を解明する．
    （２）溶質溶解度に対するイオン添加効果を定量化するために用いられるセチェノフ係数を溶液構造を反映する相関関数積分によって与える式を導出した．この式を用いて，イオン種および溶質分子種に依存するセチェノフ係数の大小を溶液の微視的構造から理解することができる．
    （３）シニョリンとよばれる人工タンパク質の水溶液中における安定性の機構を液体の密度汎関数理論とシミュレーションを組み合わせた方法により，解明した．その結果，従来の定説とは反対に，溶媒誘起力はタンパク質の折り畳み構造を不安定化させる方向に寄与しており，タンパク質分子内直接相互作用が折り畳みにおける駆動力であることが定量的に示された．この結果は，疎水効果が折りたたみ構造を安定化させるという既存仮説を否定するが，一般的なタンパク質に関する熱測定や部位突然変異体導入に基づく結論と一致する．

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  • ナノ細孔内の相転移：カーボンナノチューブ内の水の固液臨界現象を中心に

    研究課題/領域番号：15H05474  2015年04月 - 2019年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    望月 建爾, 甲賀 研一郎, 墨 智成, 松本 正和

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    配分額：24180000円 （ 直接経費：18600000円 、 間接経費：5580000円 ）

    分子シミュレーションや理論化学的手法を用いて、狭い空間や溶質が水の相転移に与える影響を分子レベルで解明した。カーボンナノチューブの内部の水が、バルクの水では見られない固液臨界点を持つ可能性や、タンパク質間に挟まれた水が常温でも氷構造を形成することを示した。さらに、高分子の構造変化に対する水和水の影響、逆に高分子やタンパク質が水の結晶化に与える影響を調べた。研究成果を複数の国際誌へ発表した。

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  • 多様な環境下における疎水効果の理論的研究

    研究課題/領域番号：26287099  2014年04月 - 2018年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    甲賀 研一郎

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    配分額：15730000円 （ 直接経費：12100000円 、 間接経費：3630000円 ）

    多様な環境下における疎水性溶質の溶媒和自由エネルギーおよび疎水性相互作用に関する理論研究を行った．小さな疎水性分子については溶媒和自由エネルギーμおよび疎水性相互作用に対して平均場近似が極めて有効であることがわかった．それにより，温度・圧力・塩に対する溶解度および疎水性相互作用の依存性を説明することができた．さらに，メタン水溶液の温度・圧力・塩濃度変化について，μと疎水性相互作用の強さとの間に線形相関が存在することを見出した．平均場近似を不均一系に拡張し，気液界面における疎水性分子のμの温度および局所密度依存性が統一的に理解できることを示した．モデル疎水性高分子の高温収縮機構を明らかにした．

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  • 界面相転移および不均一溶液の理論

    研究課題/領域番号：23340122  2011年04月 - 2015年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    甲賀 研一郎

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    配分額：15730000円 （ 直接経費：12100000円 、 間接経費：3630000円 ）

    界面の濡れは一般に広く知られているが、その多様性の起源については未解明であった。私たちは解析的に計算が可能なモデルを構築し、どのような条件でどのような濡れ転移が起こるのかを明らかにした。さらに濡れ転移に対する熱ゆらぎの影響についても検討した。
    水溶液中のメタン分子間に働く疎水性相互作用を精密に計算することに成功し、メタン分子の浸透第二ビリアル係数をこれまでにない精度で求めた。低温ではメタン分子間相互作用はむしろ斥力的であり、温度の上昇とともに引力的相互作用に変化することを明らかにした。その他、水の気液界面付近における疎水性分子の溶解度とその温度依存性を計算することに成功した。

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  • ナノ細孔とイオンチャンネル中のイオンの水和と輸送現象

    研究課題/領域番号：21245006  2009年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    田中 秀樹, 松本 正和, 甲賀 研一郎, 大久保 貴広, 大峯 巌

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    配分額：27170000円 （ 直接経費：20900000円 、 間接経費：6270000円 ）

    ナノサイズの空間における構造と相挙動および物質移動、イオンチャンネルを想定した水と種々のイオンのダイナミクスの微視的描像を確立することを目的とする。これまでに見出された制約空間における水の特異な相挙動に加えて、異方かつ限定的な水和によるイオンの輸送過程を、計算機シミュレーションにより明らかにした。ナノ細孔としてクラスレートハイドレートと呼ばれる水が作る籠状の空間について、ゲスト分子の種類により結晶構造はどのような影響を受けるかどうかについて詳細に調べた。

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  • ソフトな界面における一次および連続濡れ転移の発現機構の解明

    研究課題/領域番号：21015021  2009年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    甲賀 研一郎

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    配分額：3700000円 （ 直接経費：3700000円 ）

    1.前年度比引き続き,濡れ転移の微視的モデルである平均場密度汎関数モデルの研究を行った。これに対応する現実系は,炭化水素(液体)とその蒸気の界面をエタノール(液体)が濡らすようなものである。このような系は,炭化水素の種類により,一次濡れ転移と連続濡れ転移を示すが,濡れ転移の挙動を左右する因子については明らかになっていない。われわれのモデルは二つの熱力学的変数a,bをもつ。bは温度,圧力,化学ポテンシャル,あるいはそれらの組み合わせに対応する熱力学的場の変数であり,aは成分1と成分2の密度ブロファイルの減衰長の比ξ1/ξ2を表す。この2変数平面上における濡れ転移の相図を明らかにした。変数aが濡れ転移の次数を決定する因子であることを示し,さらにこれまで提案されてきた固体表面の濡れ転移,超伝導の濡れ転移,磁性体の濡れ転移のモデルとの関連を明らかにすることができた。
    2.濡れ転移が連続転移として起こるための必要条件を解析的に示すことに成功した。これは上のモデルに関して,2成分密度ρ1,ρ2平面における濡れ軌道と非濡れ軌道を界面を濡らす相の密度近傍で解析的に求め,それらが連続転移で相似であることを要求することにより得られた結果である。他の濡れ転移のモデル系および現実系における濡れ挙動を判定するための必要条件へと拡張することが今後の課題である。

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  • 細孔内及び界面における不均一液体・溶液の相転移現象の解明

    研究課題/領域番号：20550017  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    甲賀 研一郎

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    配分額：4940000円 （ 直接経費：3800000円 、 間接経費：1140000円 ）

    分子数個分という非常に狭い空間に閉じ込められた液体,あるいは水と油の流体界面等における液体は,普通の液体にはみられないユニークな相転移あるいは非常に複雑な相挙動を示す。わたしたちは,統計力学理論およびコンピューター・シミュレーションにより,この興味深い液体が示す現象をできる限り系統的に分析し,そこに潜む法則を明らかにすることを目指した研究を行い,一定の成果を上げることができた。具体的には界面における相転移のひとつである「濡れ転移」および細孔のなかの準一次元・二次元流体の相挙動に関するいくつかの成果を上げた。

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  • 低次元系凝集系の揺らぎと化学反応

    研究課題/領域番号：18066011  2006年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    田中 秀樹, 甲賀 研一郎, 三島 修

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    配分額：41300000円 （ 直接経費：41300000円 ）

    統計力学理論と分子シミュレーションを用いて、制約空間における相転移と相平衡についての研究を行った。特に、新規なシミュレーション方法の開発と理論の展開により、準一次元系における水の構造と相挙動について、また水素を吸蔵するクラスレートハイドレートと氷の水素占有率と熱力学的安定性の関係について詳細に検討した。

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  • 疎水環境下の水の相転移および疎水効果

    研究課題/領域番号：16685003  2004年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    甲賀 研一郎

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    配分額：23270000円 （ 直接経費：17900000円 、 間接経費：5370000円 ）

    球形粒子系の最密充填構造と相図
    分子動力学シミュレーション及びエネルギー極小構造解析によって,不均一系の多様な相挙動は水などの複雑液体に限らず,円筒状細孔内に拘束されたアルゴンのような単純液体にも見られることを明らかにした.まず,シミュレーションによって得られた構造の解析から,最密充填構造は三角格子の折り畳み方法と一対一対応するという予想を提案した.これより,なぜ直径の変化とともに,様々な準一次元結晶構造および螺旋構造が現れるのかが説明できた.第二に,長距離相互作用が存在しなくても準一次元系において一次相転移的相変化が観測されることを示した.さらに圧力-直径面および温度-直径面の相図が正確に得られ,低温では鋭い相境界が存在し,高温になると境界が明確でなくなることを明らかにした.
    カーボンナノチューブ内の水の構造と相挙動
    カーボンナノチューブ内の水の分子動力学シミュレーション及びエネルギー極小構造解析によって,これまでに報告のない準一次元氷の構造を複数見いだし,それらの固相が係わる水の相転移挙動を明らかにした.今回見つかった氷の構造は外層を形成する水とその内部に存在する水からなり,Filled ice nanotubeと呼ぶことができる.外層の構造を開いて二次元にすると四角格子となる点は,以前我々が見いだしたN角形型アイスナノチューブと同様であるが,四角格子の巻き方により,結晶構造と螺旋構造が合われることが明らかになった.外層の内側に存在する水は秩序構造をとらないことが明らかになった.
    線張力の理論
    疎水性表面の濡れ現象と密接に関連する線張力の理論的計算を行った.ギブズの表面吸着式を単純に線吸着に拡張した式では,線張力が接触線の位置の選び方に依存するという結果をもたらす.この最近明らかになった事実を説明するために,新しい線吸着の式を導いた.また平均場密度汎関数モデルの数値計算を行い,以上の事実と新しい吸着式の妥当性を確認することができた.

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  • ナノスケール空間内の水の相挙動と相転移ダイナミクス

    研究課題/領域番号：12740322  2000年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 奨励研究(A)  奨励研究(A)

    甲賀 研一郎

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    配分額：1500000円 （ 直接経費：1500000円 ）

    準2次元(スリット状)および準1次元(カーボンナノチューブ状)細孔内に拘束された水の相挙動を分子シミュレーションに基づき調べた。細孔壁が疎水性であり、かつ細孔サイズがナノメートル程度である場合、無秩序な水素結合ネットワークをもつ液相と完全な水素結合ネットワークをもつ固相との間の特異な相転移と相平衡が存在する可能性が明らかになった。
    1 スリット状細孔内(疎水壁間)の水
    壁に平行な方向の圧力テンソルを一定に保ち温度を徐々に下げていくと、液体からほぼ完全な水素結合をもつアモルファス相への相変化が起こることを示した。アモルファス相は二層の水分子からなり、層内では水素結合の6員環のみならず5,7,および8員環が存在し、先に見つかった6員環のみからなる準2次元の結晶相とは異なる構造をもつ。しかし水素結合ネットワークにはほとんど欠陥がなく、拡散係数もバルクの氷と同じ程度であることがわかった。この結果は水のPolyamorphic転移(無秩序相間の相転移)の存在を初めて明確に示したものである。
    2 カーボンナノチューブ内部の水
    カーボンナノチューブ内部に水を閉じこめ高温相(液体状態)から徐々に温度を下げていくと、低温相は4員環が一次元方向につながった氷(四角アイスナノチューブ)であることがわかった。カーボンナノチューブの直径を調整することにより、低温相が五角形、六角形、および七角形のアイスナノチューブとして存在することも明らかになった。液相と六角および七角形のアイスナノチューブ相の間の相転移は鋭い一次相転移であるが、液相と四角および五角形のアイスナノチューブ相のと間の相変化は温度および圧力を変化させる経路により連続的である場合と一次相転移である場合があることがわかった。等温曲線、自由エネルギー、および構造秩序変数の計算結果から、準1次元系において固液平衡の臨界点が存在する可能性を示した。

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担当授業科目

  • アドバンスト学際基礎科学プレゼンテーション （2025年度） 特別  - その他

  • 一般化学１ （2025年度） 第３学期  - 金1～2

  • 一般化学１ （2025年度） 第３学期  - 金1～2

  • 先端研究インターンシップ （2025年度） 特別  - その他

  • 分子科学演習（理論物理化学） （2025年度） その他  - その他

  • 分子科学演習（理論物理化学） （2025年度） 通年  - その他

  • 創成化学とSDGs （2025年度） 前期  - 金1～2

  • 創成化学とSDGs （2025年度） 前期  - 金1～2

  • 創成化学概論 （2025年度） 前期  - 水3～4

  • 化学ゼミナール （2025年度） 特別  - その他

  • 化学ゼミナール （2025年度） その他  - その他

  • 化学実験法１ （2025年度） 第１学期  - 月5,木5,金5

  • 化学実験法２ （2025年度） 第２学期  - 月5,木5,金5

  • 化学実験法３ （2025年度） 第３学期  - 月5,木5,金5

  • 化学実験法４ （2025年度） 第４学期  - 月5,木5,金5

  • 化学実験１ （2025年度） 第１学期  - 月6～8,木6～8,金6～8

  • 化学実験２ （2025年度） 第２学期  - 月6～8,木6～8,金6～8

  • 化学実験３ （2025年度） 第３学期  - 月6～8,木6～8,金6～8

  • 化学実験４ （2025年度） 第４学期  - 月6～8,木6～8,金6～8

  • 化学実験Ｉ （2025年度） １・２学期  - 月5～8,木5～8,金5～8

  • 化学実験ＩＩ （2025年度） ３・４学期  - 月5～8,木5～8,金5～8

  • 学際基礎科学国際セミナー （2025年度） 特別  - その他

  • 液体論特論 （2025年度） 前期  - その他

  • 物理化学１ （2025年度） 第１学期  - 月1～2

  • 物理化学２ （2025年度） 第２学期  - 月1～2

  • 物理化学３ （2025年度） 第３学期  - 月3～4

  • 物理化学４ （2025年度） 第４学期  - 月3～4

  • 物理化学Ｉ （2025年度） １・２学期  - 月1～2

  • 物理化学ＩＩ （2025年度） ３・４学期  - 月3～4

  • 物質化学特別講義Ⅰ （2025年度） 集中  - その他

  • 特別研究 （2025年度） その他  - その他

  • 特別研究 （2025年度） その他  - その他

  • 特別研究 （2025年度） 前期  - その他

  • 理論物理化学特別演習 （2025年度） その他  - その他

  • 理論物理化学特別演習 （2025年度） 通年  - その他

  • 異分野基礎科学特論 （2025年度） 前期  - その他

  • 統計力学 （2025年度） 後期  - その他

  • 統計熱力学 （2025年度） 前期  - 月5～6

  • 課題研究 （2025年度） 特別  - その他

  • 課題研究 （2025年度） その他  - その他

  • 課題研究１ （2025年度） 特別  - その他

  • 課題研究２ （2025年度） 特別  - その他

  • 一般化学１ （2024年度） 第３学期  - 金1～2

  • 一般化学１ （2024年度） 第３学期  - 金1～2

  • 分子科学演習（理論物理化学） （2024年度） その他  - その他

  • 分子科学演習（理論物理化学） （2024年度） 通年  - その他

  • 物理化学１ （2024年度） 第１学期  - 月1～2

  • 物理化学１ （2024年度） 第１学期  - 月1～2

  • 物理化学２ （2024年度） 第２学期  - 月1～2

  • 物理化学３ （2024年度） 第３学期  - 月3～4

  • 物理化学４ （2024年度） 第４学期  - 月3～4

  • 物理化学Ｉ （2024年度） １・２学期  - 月1～2

  • 物理化学ＩＩ （2024年度） ３・４学期  - 月3～4

  • 理論物理化学演習 （2024年度） 通年  - その他

  • 理論物理化学特別演習 （2024年度） 通年  - その他

  • 統計力学 （2024年度） 後期  - その他

  • 統計力学 （2024年度） 後期  - その他

  • 統計熱力学 （2024年度） 前期  - 月5～6

  • 一般化学１ （2023年度） 第３学期  - 金1～2

  • 一般化学１ （2023年度） 第３学期  - 金1～2

  • 分子科学演習（理論物理化学） （2023年度） 通年  - その他

  • 物理化学１ （2023年度） 第１学期  - 月1～2

  • 物理化学２ （2023年度） 第２学期  - 月1～2

  • 物理化学３ （2023年度） 第３学期  - 月3～4

  • 物理化学４ （2023年度） 第４学期  - 月3～4

  • 物理化学Ｉ （2023年度） １・２学期  - 月1～2

  • 物理化学ＩＩ （2023年度） ３・４学期  - 月3～4

  • 理論物理化学演習 （2023年度） 通年  - その他

  • 理論物理化学特別演習 （2023年度） 通年  - その他

  • 統計力学 （2023年度） 後期  - その他

  • 統計力学 （2023年度） 後期  - その他

  • 統計熱力学 （2023年度） 前期  - 月5～6

  • 統計熱力学 （2023年度） 前期  - 月5～6

  • 分子化学特別講義Ｉ （2022年度） 集中  - その他

  • 分子化学特論 （2022年度） 前期  - 月5～6

  • 物理化学１ （2022年度） 第１学期  - 月1～2

  • 物理化学２ （2022年度） 第２学期  - 月1～2

  • 物理化学３ （2022年度） 第３学期  - 月3～4

  • 物理化学４ （2022年度） 第４学期  - 月3～4

  • 物理化学Ｉ （2022年度） １・２学期  - 月1～2

  • 物理化学ＩＩ （2022年度） ３・４学期  - 月3～4

  • 理論物理化学演習 （2022年度） 通年  - その他

  • 統計力学 （2022年度） 後期  - その他

  • 学際基礎科学概論２ （2021年度） 前期  - 水1,水2

  • 物理化学１ （2021年度） 第１学期  - 月1,月2

  • 物理化学２ （2021年度） 第２学期  - 月1,月2

  • 物理化学３ （2021年度） 第３学期  - 月3,月4

  • 物理化学４ （2021年度） 第４学期  - 月3,月4

  • 物理化学Ｉ （2021年度） １・２学期  - 月1,月2

  • 物理化学ＩＩ （2021年度） ３・４学期  - 月3,月4

  • 理論物理化学演習 （2021年度） 通年  - その他

  • 統計力学 （2021年度） 後期  - その他

  • 統計熱力学 （2021年度） 前期  - 月5,月6

  • 物理化学３ （2020年度） 第３学期  - 月3,月4

  • 物理化学４ （2020年度） 第４学期  - 月3,月4

  • 物理化学ＩＩ （2020年度） ３・４学期  - 月3,月4

  • 理論物理化学演習 （2020年度） 前期

  • 理論物理化学演習 （2020年度） 通年  - その他

  • 統計力学 （2020年度） 後期  - その他

  • 統計熱力学 （2020年度） 前期  - 火3,火4

  • 量子化学３ （2020年度） 第３学期  - 木3,木4

  • 量子化学４ （2020年度） 第４学期  - 木3,木4

  • 量子化学ＩＩ （2020年度） ３・４学期  - 木3,木4

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