Arai Laboratory
Department of Mechanical Engineering, Keio University
慶應義塾大学 理工学部 機械工学科 荒井研究室のホームページです．
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本研究室では，分子シミュレーションを用いて様々なソフトマターに関する現象を分子・原子レベルで解明することを目的としています． [ソフトマターとは？] これまで分子シミュレーションは主に基礎研究や理論研究に主に用いられてきました．しかし近年のコンピュータの劇的な進化やアルゴリズムの発展に伴い，徐々に工学的な応用研究へも踏み出せるようになってきました．
例えば現在，車や飛行機の設計開発で連続体シミュレーションが用いられているように，今後化学や薬学，医学製品の開発で分子シミュレーションが用いられる日が来るはずです．今がまさにそのPhase transitionの時期で，私達は分子シミュレーションを工学に利用するための最先端の研究に取り組んでいます．
研究内容は機械工学だけでなく，物理化学や化学工学，医学など多くの分野に渡り，共同研究も幅広く行っています．研究内容に興味がございましたら，お気軽にお問い合わせ下さい．
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— Arai Laboratory (@arailab_keio) April 16, 2024
Latest Information
 [2026/1/16 - 新年会@日吉]
新年会を開催し，新しい配属生の研究テーマを決めました．今年も頑張って行きましょう！💪 Post date: 2026-01-22 11:01:01 |
 [2026/1/14 - 論文掲載]
大里君(M2)が筆頭著者，山口さん(2025年度博士修了)が第二著者，荒井教授が最終著者の論文がChemical Physics Letters (IF: 3.1)に掲載決定しました．この研究は，粗視化分子シミュレーション（DPD法）で得た高分子の相分離構造を，ドメイン形態を崩さずに全原子MDへ高速に逆変換（リバースマッピング）する手法ANY-RMを提案しました．座標を濃度分布場に変換し，局所組成制約を満たすよう原子を再配置することで，これまで困難であった巨大系の自己組織化を原子スケールでシミュレーションすることを可能としました． Post date: 2026-01-16 11:45:08 |
 [2025/12/31 - 論文掲載]
佐藤助教が第三著者，荒井教授が第四著者の論文がLangmuir (IF: 3.9)に掲載決定しました．この研究はCREST課題での泰岡研究室との共同研究で，ゴム–氷界面における予融解現象（プレメルティング）を，全原子分子動力学シミュレーションにより解析しました．疎水性ゴムは氷表面の水素結合ネットワークを乱し，プレメルト層の構造的無秩序を促進する一方，水分子の運動はゴムによる拘束で抑制されることが分かりました．融点近傍ではゴムと水が混在する層が形成され，両者のダイナミクスがカップリングしていることを示しました． Post date: 2026-01-03 16:45:55 |
 [2025/12/15~20 - Pacifichem2025@Honolulu, Hawaii, USA]
山崎君(B4), 董君(B4), 叶君(M1), 佐藤君(M1), 陳君(M1), 佐藤助教, 荒井教授がPacifichem2025に参加し，研究発表を行いました．泰岡研（安田君(D3), 小島君(M2), 浅野君(M1)）や名古屋大の増渕先生，石田先生，大石君(D3)と現地で研究討議や交流会を行いました． Post date: 2025-12-20 08:39:59 |
 [2025/12/6 - 忘年会@日吉本町]
今年度の忘年会を開催しました．皆様，一年間お疲れ様でした．来年もHardworkで頑張りましょう！💪 Post date: 2025-12-17 06:51:47 |
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Recent publications
| Author(s) | Title | Journal | Year & Month |
| T. Kojima, I. Yasuda, T. Sato, N. Arai, and K. Yasuoka | Enhanced premelting at the ice–rubber interface using all-atom molecular dynamics simulation | Langmuir | 2026/XX |
| N. Osato, A. Yamaguchi, and N. Arai | General reverse mapping of phase-separating polymers — Bridge from DPD to atomistic MD for star-polymer assemblies | Chem. Phys. Lett. | 2026/01 |
| M. Hamaguchi, T. Yokoyama, H. Miyake, R. Nakatake, and N. Arai | In Silico Prediction of Multi-Component Functional Material Formulations via Machine Learning Coupled with Molecular Simulation: A Case Study on Cleansing Foam Formulations | Ind. Eng. Chem. Res. | 2025/12 |
| N. Osato, A. Joko, H. Ikeda, and N. Arai | Effect of Propylene–Oxide Segment Length on Cleansing Performance of Detergents with Nonionic Surfactants | J. Surfactants Deterg. | 2025/07 |
| 荒井規允 | 分子シミュレーションと機械学習を活用した界面活性剤水溶液の構造・物性予測 | オレオサイエンス | 2025/07 |
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Recent presentations
| Author(s) | Title | Conference | Place | Date |
| H. Ikeda, A. Joko, N. Osato, and N. Arai | Approach to predicting the properties and cleansing performance of nonionic surfactants using coarse-grained molecular simulations | 2026 AOCS Annual Meeting & Expo | New Orleans, Louisiana, USA | 2026/05 |
| S. Sasaki, H. Ueno, N. Arai, K. Asakura, and T. Banno | Creation of Functional Vesicles Composed of Amphiphiles Bearing Amide Linkages with Balancing Structural Stability and Stimuli-Responsiveness | The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2025 (Pacifichem2025) | Honolulu, Hawaii, USA | 2025/12 |
| L. Dong, Y. Ishiwatari, T. Yokoyama, T. Kojima, T. Banno and N. Arai | Machine Learning Prediction of Amphiphilic Self-Assembly in Aqueous Solution Informed by Critical Packing Parameters | The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2025 (Pacifichem2025) | Honolulu, Hawaii, USA | 2025/12 |
| S. Yamazaki and N. Arai | Investigating Coacervate-to-Vesicle Phase Transition by Dissipative Particle Dynamics Simulation | The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2025 (Pacifichem2025) | Honolulu, Hawaii, USA | 2025/12 |
| M. Ye, F. Meng, and N. Arai | Molecular Dynamics Study on Methane Hydrate Nucleation in Premelting Layers | The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2025 (Pacifichem2025) | Honolulu, Hawaii, USA | 2025/12 |
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Conference or Presentation Information
| Date | Conference | Place | Notes |
| [2025/05/14-17] | 第62回日本伝熱シンポジウム/HTSJ国際伝熱シンポジウム | @沖縄，宜野湾市 | 講演申込締切: 2025年1月24日 |
| [2025/6/16-18] | IWANN 2025 | @A Coruna, Spain | |
| [2025/7/6-10] | PPC19 | @Fukuoka, Japan | Deadline for abstract submission: 1/20, 2025 |
| [2025/07/14] | Joint Molecular Simulation Workshop between Institute of Science Tokyo and Keio University | @Institute of Science Tokyo, Ookayama Campus | |
| [2025/7/20-25] | PRCR2025 | @Kobe, Japan | |
| [2025/09/07-12] | ECIS2025 | @Bristol, UK | Submit abstracts by 11 April Early bird registration 13 June |
| [2025/09/15-18] | 35th International Federation of Societies of Cosmetic Chemists (IFSCC) Congress | @Cannes, France | |
| [2025/9/29-10/3] | ISMC2025 | @Crete, Greece | Deadline for abstract submission: 3/24, 2025 |
| [2025/10/8-10] | トライボロジー会議2025 秋 | @北海道，函館 | |
| [2025/10/30] | KGRI 先端技術セミナー『先端計測とデータ化学で加速する材料開発』 | @慶應, YIL (Yagami Innovation Laboratory) | |
| [2025/11/24-26] | 第39回分子シミュレーション討論会 | @松江市，くにびきメッセ | |
| [2025/12/08-13] | MRM2025 | @Yokohama, Japan | Abstract Submissions Deadline: 30-May-25 |
| [2025/12/15-20] | PACIFICHEM 2025 | @Hawaii, US | Abstracts is open until 2 April |
| [2026/1/29] | 技術情報協会セミナー「各種分子シミュレーションを用いた高分子研究，材料解析の考え方，その選び方と使い方」 | @オンライン | 第３部 散逸粒子動力学（DPD）法の基礎から応用まで ～ソフトマターの分子シミュレーション～ |
| [2025/03/12-13] | 第4回ソフトマテリアル工学シミュレーション討論会(SMECS2026) | @三菱ケミカル Science & Innovation Center | |
| [2026/03/18-22] | Microfluidic Horizons 2026 | @Padua, Italy | Submit abstracts by 12 January |
| [2026/05/03-06] | AOCS Annual Meeting & Expo | @New Orleans, Louisiana, USA | |
| [2026/09/06-11] | ECIS2026 | @Granada, Spain | Submit abstracts by 27 March |
| [2026/10/06-09] | ICMS2026 | @Bangalore, India | |
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