ところで「なんで計算化学なの？」－計算化学のメリット－

　化学は扱う分子の数が1つから10²³個（アボガドロ数個）で、長さが10^-12mから10³m時間で、10^-15秒（１ヘムト秒と言います。）から10²時間と時間・空間のダイナミックレンジがきわめて広いという特徴があります。計算機によるシミュレーションは、このような広範な時空間のダイナミックレンジを柔軟に取り扱うことができますし、また太陽のような灼熱の環境における現象や冥王星のような極寒でも、宇宙空間のように超高真空・無重力の環境でも、深海のような高圧の環境のなかの現象でも、机の前に居ながら安全に素早くまた安価に取り扱うことができるのです。また、何度も何度も繰り返して同じ条件で現象を見ることができます。

　 ほんの20年前まで、計算機の実力が十分無かった時代には、実験を通じた多くの経験から（天才が）法則を発見したり、問題を（天才が）解析的に解ける形に して、化学を発展させてきました。ところが大部分の化学現象は多くの相互作用が複雑に関係するため、実験には多くの時間と経費がかかりますし、極端な環境 での現象の観測には多くの危険が伴います。繰り返しも同じ条件でするのは至難の業です。材料の問題や廃棄物処理といった問題も無視することはできませんし、また、問題を解析的に解くには多くの近似に頼らなければなりません。そういった時間、経費、安全性、さらには、解ける形にする近似から来る曖昧さや不正確さの弊害をなくした研究方法が計算化学であり、高性能計算機が普及した今日では、非常に広範囲な応用分野で盛んに行なわれるようになってきました。これには、計算機自身やネットワークの飛躍的な性能の向上だけでなく、各分野独自の研究手法の開発が進んできたことも大きく影響しています。

　 このように計算化学の発達により、世界中に蓄積された多種多様なデータベースから、より広範囲な適用範囲を持ち精度の高い法則の抽出が容易に行なわれるよ うになってきています。また大規模で高精度なシミュレーションにより、解析的には解けない問題の解決はもとより、実験データに対する仮定の直接的な検証、 及び解析的には予想の困難な新しい現象の予言ができるようになってきました。

　計算化学のメリットは、「早く、安く、安全に、それなりの精度」で研究開発ができることです。

　CONFLEX iNSIDEは、計算化学を応援しています。

Chemistry Today, No. 417-12, 2005.