教養としてのナノテクノロジー
この講義シリーズは第2話まで
登録不要無料視聴できます!
▶ 第1話を無料視聴する
閉じる
この講義の続きはもちろん、
5,000本以上の動画を好きなだけ見られる。
スキマ時間に“一流の教養”が身につく
まずは72時間¥0で体験
ノーベル賞を共同受賞した「マルチスケール解析」とは何か
教養としてのナノテクノロジー(6)マルチスケール解析と応用<前編>
2013年にノーベル化学賞を共同受賞した「マルチスケール解析」。量子力学と古典力学を融合させるこの解析を可能にしたのもスーパーコンピュータ「京」の登場、つまりテクノロジーの進化である。異なるスケール間を接続するためのマルチスケール解析とは何か、ナノテクノロジーにおけるその構造を解説する。(全10話中第6話)
時間:6分25秒
収録日:2021年3月29日
追加日:2021年8月26日
≪全文≫

●量子力学と古典力学を融合したマルチスケール解析でノーベル賞受賞


 では、「ナノテクノロジー:マルチスケールサイエンス&テクノロジーの最前線」の2項目目としてお話ししていきたいと思います。

 これは最初に示した目次ですが、今回は「マルチスケール解析と応用」について、お話しさせていただきます。

 実はマルチスケール解析はノーベル賞を取っています。2013年のノーベル化学賞は「複雑な化学反応系のマルチスケールモデルの開発」で(マーティン・カープラス氏、マイケル・レヴィット氏、アリー・ウォーシェル氏が)共同受賞しています。

 彼らのコンセプトは、たんぱく質の構造のコアの部分は量子力学で計算し、その周りは古典力学で計算するというものです。このアイデアが非常に評価されたのですが、実は非常に難しいのは、古典と量子をどう結ぶかということです。この部分のモデリングがすごく重要になってきます。

 当時は「京」というコンピュータが最速でしたが、今や「富岳」に変わりました。その当時こういう解析ができるようになったのは、このハイパワーの計算機ができてきたということに起因しています。われわれが身の丈でこういうことをやろうと思うと、もっと小さな計算機でもできるうまい方法をいろいろ考える必要があります。


●ナノテクノロジーにおけるマルチスケール解析とは


 では、ナノテクノロジーにおけるマルチスケール解析とは何なのかを簡単に説明します。

 分子レベルが完全に平衡現象になってしまったら、ナノテクノロジーも何もありません。分子レベルのいろいろな現象が非平衡の状態であり、それをうまく固定化して新規のデバイスをつくるというのが一種のナノテクノロジーです。こういう非平衡現象をどのように計算していくかを考えていきます。

 細かいことをここに書いていますが、ミクロスケールでは、電子・原子核の運動を量子力学によって計算します。そのときの支配方程式はシュレーディンガー方程式です。そこでモデルをつくって、メゾスケールのところにもっていきます。もちろんシュレーディンガー方程式で最後の最後まで計算する方法がないとは言いませんが、どれだけ計算機が大きくて、どれだけメモリがあったとしても、それはちょっと無理...

スキマ時間でも、ながら学びでも
第一人者による講義を1話10分でお届け
さっそく始めてみる
「科学と技術」でまず見るべき講義シリーズ
性はなぜあるのか~進化生物学から見たLGBT(1)有性生殖と無性生殖
なぜ雄と雌の2つの性別があるのか…「性」の謎とLGBT
長谷川眞理子
本当によくわかる「量子コンピュータ入門」(1)量子コンピュータとは何か
「量子コンピュータ」はどういうもので、何に使えるのか
武田俊太郎
レアメタルの光と影(1)イントロ
イノベーションがレアメタルをコモンメタルにする
岡部徹
「進化」への誤解…本当は何か?(1)進化の意味と生物学としての歴史
実は生物の「進化」とは「物事が良くなる」ことではない
長谷川眞理子
培養肉研究の現在地と未来図(1)フェイクミート市場とリアルミート研究
食肉3.0時代に突入、「培養肉」研究の今に迫る
竹内昌治
水から考える「持続可能」な未来(1)気候変動の現在地
最悪10メートル以上海面上昇…将来に禍根残す温暖化の影響
沖大幹

人気の講義ランキングTOP10
「アメリカの教会」でわかる米国の本質(1)アメリカはそもそも分断社会
「キリスト教は知らない」ではアメリカ市民はつとまらない
橋爪大三郎
豊臣兄弟~秀吉と秀長の実像に迫る(2)秀吉の実像と「太閤神話」
秀吉・秀長の出自は本当は…実像は従来のイメージと大違い
黒田基樹
平和の追求~哲学者たちの構想(6)EU批判とアメリカの現状
理想を具現化した国連やEUへの批判がなぜ高まっているのか
川出良枝
戦争とディール~米露外交とロシア・ウクライナ戦争の行方
「武器商人」となったアメリカ…ディール至上主義は失敗!?
東秀敏
熟睡できる環境・習慣とは(1)熟睡のための条件と認知行動療法
熟睡のために――自分にあった「理想的睡眠」の見つけ方
西野精治
何回説明しても伝わらない問題と認知科学(1)「スキーマ」問題と認知の仕組み
なぜ「何回説明しても伝わらない」のか?鍵は認知の仕組み
今井むつみ
逆境に対峙する哲学(1)日常性が「破れ」て思考が始まる
逆境に対峙する哲学カフェ…西洋哲学×東洋哲学で問う矛盾
津崎良典
生成AI「Round 2」への向き合い方(1)生成AI導入の現在地
生成AIの利活用に格差…世界の導入事情と日本の現状
渡辺宣彦
「重要思考」で考え、伝え、聴き、議論する(1)「重要思考」のエッセンス
重要思考とは?「一瞬で大切なことを伝える技術」を学ぶ
三谷宏治
組織心理学とは何か~『武器としての組織心理学』と概論
なぜ組織に「心理学」が必要か?多様化と個の時代の処方箋
山浦一保