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
「宇宙の創生」の仕組みと宇宙物理学の歴史(1)宇宙の階層構造
「宇宙の階層構造」誕生の謎に迫るのが宇宙物理学のテーマ
岡朋治
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
ブラックホールとは何か(1)私たちが住む銀河系
太陽系は銀河系の中で塵のように小さな存在でしかない
岡朋治
社会はAIでいかに読み解けるのか(1)経済学理論の役割
AIやディープラーニングによって社会分析の方法が変わる
柳川範之
ヒトはなぜ罪を犯すのか(1)「善と悪の生物学」として
ヒトが罪を犯す理由…脳の働きから考える「善と悪」
長谷川眞理子
巨大地震予知の現在地と私たちにできること(1)地震予知研究と前兆すべり
地震予知に挑む!確かな前兆現象を捉える画期的手法とは
梅野健

人気の講義ランキングTOP10
編集部ラジオ2025(27)なぜ何回説明しても伝わらない?
なぜ伝わらない?理解の壁の正体を今井むつみ先生に学ぶ
テンミニッツ・アカデミー編集部
デカルトの感情論に学ぶ(1)愛に現れる身体のメカニズム
デカルトが注目した心と体の条件づけのメカニズム
津崎良典
何回説明しても伝わらない問題と認知科学(2)バイアスの正体と情報の抑制
『100万回死んだねこ』って…!?記憶の限界とバイアスの役割
今井むつみ
「宇宙の創生」の仕組みと宇宙物理学の歴史(1)宇宙の階層構造
「宇宙の階層構造」誕生の謎に迫るのが宇宙物理学のテーマ
岡朋治
エネルギーと医学から考える空海が拓く未来(2)量子論と空海密教の本質
脳内の量子的効果――ペンローズ=ハメロフ仮説とは
鎌田東二
内側から見たアメリカと日本(2)アメリカの大転換とトランプの誤解
偉大だったアメリカを全否定…世界が驚いたトランプの言動
島田晴雄
歴史の探り方、活かし方(1)歴史小説と史料探索の基本
日本は素晴らしい歴史史料の宝庫…よい史料の見つけ方とは
中村彰彦
学力喪失の危機~言語習得と理解の本質(1)数が理解できない子どもたち
なぜ算数が苦手な子どもが多いのか?学力喪失の真相に迫る
今井むつみ
経験学習を促すリーダーシップ(1)経験学習の基本
成長を促す「3つの経験」とは?経験学習の基本を学ぶ
松尾睦
戦争と暗殺~米国内戦の予兆と構造転換(3)未解決のユダヤ問題
「白人vsユダヤ人」という未解決問題とトランプ政権の行方
東秀敏