Papers

TYM2018

Tanaka, H., Yagasaki, T. & Matsumoto, M.
On the phase behaviors of hydrocarbon and noble gas clathrate hydrates: Dissociation pressures, phase diagram, occupancies, and equilibrium with aqueous solution.
J. Chem. Phys. 149, 074502 (2018).
DOI:10.1063/1.5044568
統計力学理論に基き、任意の温度圧力においてガスハイドレートの組成比がとりうる値の範囲を、シミュレーションを行わないで正確に推定する方法を述べました。
We have described a method to accurately estimate the range of possible composition ratios at arbitrary temperature pressure, without simulation, based on statistical mechanics theory.
(AIP Featured article, Scilight)

YMT2018

Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H.
Phase Diagrams of TIP4P/2005, SPC/E, and TIP5P Water at High Pressure.
J. Phys. Chem. B 122, 7718-7725 (2018).
doi:10.1021/acs.jpcb.8b04441

YMT2018a

• Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. Adsorption of Kinetic Hydrate Inhibitors on Growing Surfaces: A Molecular Dynamics Study. J. Phys. Chem. B 122, 3396–3406 (2018). DOI:10.1021/acs.jpcb.7b10356

MYT2018

Matsumoto, M., Yagasaki, T. & Tanaka, H.
GenIce: Hydrogen‐Disordered Ice Generator.
J. Comput. Chem. 39, 61-64 (2018).
DOI:10.1002/jcc.25077 (Cover Article)
あらゆる氷の結晶構造を生成するソフトウェア。 github:GenIce

TYM2017

Tanaka, H., Yagasaki, T. & Matsumoto, M.
On the Thermodynamic Stability of Clathrate Hydrates VI: Complete Phase Diagram.
J. Phys. Chem. B 122, 297–308 (2017).
DOI:10.1021/acs.jpcb.7b10581

MHYMT2017

Matsui, T., Hirata, M., Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H.
Communication: Hypothetical ultralow-density ice polymorphs.
J. Chem. Phys. 147, 091101 (2017).
doi:10.1063/1.4994757 (Featured Article, Cover Article)
高圧高密度の氷に多様な構造があるように、負圧低密度の氷にも多様性がある。→aeroice

HYMT2017

Hirata, M., Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H.
Phase diagram of TIP4P/2005 water at high pressure.
Langmuir 33 (42), pp 11561–11569 (2017).
doi:10.1021/acs.langmuir.7b01764
高圧の氷に新しい結晶構造(ice T)を発見した。

YMT2016

• Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. Formation of Clathrate Hydrates of Water-Soluble Guest Molecules. J. Phys. Chem. C 120, 21512–21521 (2016). DOI:10.1021/acs.jpcc.6b06498

YMT2016a

• Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. Anomalous thermodynamic properties of ice XVI and metastable hydrates. Phys. Rev. B 93, 054118 (2016). DOI:10.1103/PhysRevB.93.054118 低密度な氷を極低温から温めると収縮する原因と、クラスレートハイドレートがゲストを内包することにより収縮する起源を解明した。

YMT2016b

• Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. Mechanism of Slow Crystal Growth of Tetrahydrofuran Clathrate Hydrate. J. Phys. Chem. C 120, 3305–3313 (2016). DOI:10.1021/acs.jpcc.5b10293 THFクラスレートハイドレートの結晶成長が遅い原因を解明した。

NMYT2016

• Nakamura, T., Matsumoto, M., Yagasaki, T. & Tanaka, H. Thermodynamic Stability of Ice II and Its Hydrogen-Disordered Counterpart: Role of Zero-Point Energy. J. Phys. Chem. B, 2016, 120 (8), pp 1843–1848 DOI:10.1021/acs.jpcb.5b09544 氷IIにだけ、水素無秩序相が生じない原因を解明した。

YMT2015

• Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. Effects of thermodynamic inhibitors on the dissociation of methane hydrate: a molecular dynamics study. Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 32347–32357 (2015). doi:10.1039/c5cp03008k 熱力学的阻害剤がハイドレートの分解にどのように作用するのかを解明した。

YMT2015a

• Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. Adsorption mechanism of inhibitor and guest molecules on the surface of gas hydrates. J. Am. Chem. Soc. 137, 12079–12085 (2015). doi:10.1021/jacs.5b07417

MYT2015

• Matsumoto, M., Yagasaki, T. & Tanaka, H. Chiral Ordering in Supercooled Liquid Water and Amorphous Ice. Phys. Rev. Lett. 115, 197801 (2015). doi:10.1103/PhysRevLett.115.197801 過冷却水の中に生じる「構造化した水」の正体が氷とは全く別の構造を持つことを解明した。

YMT2015b

• Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. Reply to ‘Comment on “Spontaneous liquid-liquid phase separation of water” ’. Phys. Rev. E 91, 016302 (2015). doi:10.1103/PhysRevE.91.016302

YMT2015c

• Yagasaki, T., Matsumoto, M., Tanaka, H., Reply to “Comment on ‘Spontaneous liquid-liquid phase separation of water’ ” Phys. Rev. E 91, 016302 (2015) doi:10.1103/PhysRevE.91.016302

• Hakim, L., Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. 水素を含む高圧氷の構造と熱力学的安定性. 高圧力の科学と技術= The Review of high pressure science and technology 24, 265–269 (2014). doi:10.4131/jshpreview.24.265

YMAOT2014a

• Yagasaki, T., Matsumoto, M., Andoh, Y., Okazaki, S. & Tanaka, H. Dissociation of Methane Hydrate in Aqueous NaCl Solutions. J. Phys. Chem. B 118, 11797–11804 (2014). doi:10.1021/jp507978u 塩水の中ではメタンハイドレートの分解のしかたが淡水の場合と大きく異なることを明らかにした。

• Matsumoto, M. Frozen, Mostly. JPSJ News and Comments 11, 13 (2014). doi:10.7566/JPSJNC.11.13 鍜島さんの論文の紹介記事

MHT2014

• Matsumoto, M., Himoto, K. & Tanaka, H. Spin-One Ising Model for Ice VII–Plastic Ice Phase Transitions. … of Physical Chemistry B 118, 13387–13392 (2014). doi:10.1021/jp5049502 プラスチック氷の相転移に等価なスピンモデルを提唱した。

MHM2014

• Mochizuki, K., Himoto, K. & Matsumoto, M. Diversity of transition pathways in the course of crystallization into ice VII. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 16419-16425 (2014). doi:10.1039/c4cp01616e 水が高圧下で氷VIIに結晶化する途中で、全く別の結晶構造の準安定相が生じることを発見した。

YMAOT2014

Yagasaki, T., Matsumoto, M., Andoh, Y., Okazaki, S. & Tanaka, H.
Effect of Bubble Formation on the Dissociation of Methane Hydrate in Water: A Molecular Dynamics Study.
J. Phys. Chem. B 118, 1900–1906 (2014).
doi:10.1021/jp412692d
泡ができることでメタンハイドレートの分解が加速する機構を解明した。海底のメタンハイドレートを採取するための基礎となる理論として注目されている。
新聞報道(2014年4月16日朝日新聞全国版)、ウェブ報道(2014年3月7日exciteニュースなど)

YMT2014

Yagasaki, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H.
Spontaneous liquid-liquid phase separation of water.
Phys. Rev. E 89, 020301 (2014).
doi:10.1103/PhysRevE.89.020301
過冷却水の液液界面ができることを初めて明確に示した。

• Nakayama, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. On the thermodynamic stability of hydrogen hydrates in the presence of promoter molecules. AIP Conference Proceedings 1568, 46–52 (2013).doi:10.1063/1.4848090
• Yagasaki, T., Himoto, K., Nakamura, T., Matsumoto, M. & Tanaka, H. Structure, dynamics and thermodynamic stability of high-pressure ices and clathrate hydrates. Molecular Simulations 41, 868-873 (2014). doi:10.1080/08927022.2014.951642

HMT2014

Himoto, K., Matsumoto, M. & Tanaka, H.
Yet another criticality of water.
Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 5081–5087 (2014).
doi:10.1039/c3cp54726d
氷VIIとプラスチック氷の間の相転移で臨界現象が生じることを示した。
高圧の氷に新たな結晶構造が存在し、しかも新規かつ非常に稀なタイプの臨界現象が生じることを発見した。過去40年にわたり実験で測定された高圧の氷の融点が実験ごとに大きくばらつく原因を明らかにした。
ウェブ報道(2014年2月14日Yahoo!ニュース、マイナビニュースなど)

• 田中秀樹、松本正和 (2013) ガスハイドレートの熱力学的安定性について、高圧力の科学と技術、23, 94-102. link

MMO2013

Mochizuki, K., Matsumoto, M. & Ohmine, I.
Defect pair separation as the controlling step in homogeneous ice melting.
Nature 498, 350–354 (2013).
DOI:10.1038/nature12190 (Cover Article)
氷が融けて水になる現象は日常的だが、その分子レベルでのメカニズムが初めて明らかにされた。Nature誌表紙を飾った。新聞報道(2013年6月20日山陽新聞、山梨日日新聞、信濃毎日新聞、同27日朝日新聞)ウェブ報道(2013年6月21日Yahoo!ニュース、同22日ウォールストリートジャーナル日本版、時事ドットコム、同24日MSN産経ニュースなど)

• 松本正和、田中秀樹 (2013) 立体フラーレン型化合物の構造選択則、低温科学 71, 161-171. link
• 樋本和大、松本正和、田中秀樹 (2013) プラスチック氷の構造とダイナミクス、低温科学 71, 131-140. link

MT2012

• Matsumoto, M., & Tanaka, H. (2012) Metastable Polymorphs of Clathrate Hydrate. Journal of the Physical Society of Japan, Volume 81 Supplement A, SA005. doi:10.1143/JPSJS.81SA.SA005 クラスレート化合物の一般化相図を提案した。

• Himoto, K., Matsumoto, M., & Tanaka, H. (2012). Rotational Dynamics of Plastic Ice. Journal of the Physical Society of Japan Supplement, 81SA, SA023. doi:10.1143/JPSJS.81SA.SA023
• Hakim, L., Matsumoto, M., Koga, K., & Tanaka, H. (2012). Inclusion of Neon Inside Ice I_c and Its Influence to the Ice Structure. Journal of the Physical Society of Japan Supplement, 81SA, SA018. doi:10.1143/JPSJS.81SA.SA018
• Matsuo, M., Takii, Y., Matsumoto, M., & Tanaka, H. (2012). On the Occupancy of Carbon Dioxide Clathrate Hydrates: Grandcanonical Monte Carlo Simulations. Journal of the Physical Society of Japan Supplement, 81SA, SA027. doi:10.1143/JPSJS.81SA.SA027
• Yamakawa, Y., Matsumoto, M., & Tanaka, H. (2012). Structure and Dynamics of Aqueous Solutions of Electrolytes in Confined Space. Journal of the Physical Society of Japan Supplement, 81SA, SA025. doi:10.1143/JPSJS.81SA.SA025

TM2011

• H. Tanaka and M. Matsumoto, "On the Thermodynamic Stability of Clathrate Hydrates V: Phase Behaviors Accommodating Large Guest Molecules with New Reference States", J. Phys. Chem. B, (2011). doi:10.1021/jp205067v クラスレートハイドレートの安定性に関する標準理論を拡張し、格子の歪みが大きい場合にも信頼性の高い計算ができるようにした。

• Kazuhiro Himoto, Masakazu Matsumoto and Hideki Tanaka, "Lattice- and network-structure in plastic ice", Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, Advance Article. doi:10.1039/C1CP21871A プラスチック氷の構造を解析した。
• L. C. Jacobson, M. Matsumoto, and V. Molinero, "Order parameters for the multistep crystallization of clathrate hydrates.", J. Chem. Phys. 135, 074501 (2011). doi:10.1063/1.3613667 クラスレートハイドレートの構造を分類するための指標を提案した。

MT2011

M. Matsumoto and H. Tanaka
On the structure selectivity of clathrate hydrates
J. Phys. Chem. B, 2011, 115 (25), pp 8257–8265
doi:10.1021/jp203478z
クラスレートハイドレートの安定性を決定する一般原理を発見し、50年以上未解決だった、包接水和物の結晶構造の多様性が少ない原因を解明した。なぜ構造Iと構造IIのみが形成されるのか、なぜ臭素ハイドレートだけが例外であるのかを解明した。

M2010

• M. Matsumoto, "Four-Body Cooperativity in Hydrophobic Association of Methane.", J. Phys. Chem. Lett. 1, 1552-1556 (2010). doi:10.1021/jz100340e 水中でメタン分子が4分子会合した時に、特異的に安定化することを示した。

M2009

• M. Matsumoto, Why Does Water Expand When It Cools?, Phys. Rev. Lett. 103, 017801 (2009); doi:10.1103/PhysRevLett.103.017801 水を冷やすと膨張するのは、氷の構造に近付くわけではなく、水素結合の角度歪みが緩和するためであることを示した。

MBO2008

• M. Matsumoto, A. Baba, and I. Ohmine, Network Motif of Water, AIP Conf. Proc. (2008) 982, pp. 219-222; DOI:10.1063/1.2897788 ネットワーク性ガラスの構造因子に生じるFSDPの起源を示した。

MBO2007

• M. Matsumoto, A. Baba, and I. Ohmine, Topological building blocks of hydrogen bond network in water, J. Chem. Phys. 127, 134504 (2007); doi:10.1063/1.2772627 過冷却水の構造を解明した。

M2007

• M. Matsumoto, Relevance of hydrogen bond definitions in liquid water, J. Chem. Phys. 126, 054503 (2007); doi:10.1063/1.2431168 各人各様で定義されていた水素結合を、Bayes理論に基いて統一的に理解し、最良の定義を見付ける手法を提案した。

MSO2002

• M. Matsumoto, S. Saito, and I. Ohmine, Molecular dynamics simulation of the ice nucleation and growth process leading to water freezing, Nature 416, 409-413 (2002); doi:10.1038/416409a (Cover Article) 水が凍る過程をシミュレーションで初めて再現した。

• Matsumoto, M. & Ohmine, I. A new approach to the dynamics of hydrogen bond network in liquid water. J. Chem. Phys. 104, 2705–2712 (1996). doi:10.1063/1.471664 水の水素結合ネットワークの再構成ダイナミクスを、ネットワークトポロジーの時間変化と捉えて、そこに隠された規則性を明らかにした。
• M. Matsumoto, H. Tanaka, and K. Nakanishi, Acetonitrile pair formation in aqueous solution, J. Chem. Phys. 99, 6935 (1993); DOI:10.1063/1.465838

[2004年10月26日]