金属原子を含む新規XAS計算手法の開発

• 研究課題/領域番号: 15K04755
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計算科学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 高橋 修 広島大学, サステナブル・ディベロップメント実践研究センター, 特任講師 (60253051)
• 研究協力者: 小林 英一 ; 為則 雄祐
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 放射線、X線、粒子線 / 内殻励起 / 化学物理

研究成果の概要

近年放射光利用技術の進歩により，X線領域における分光学が急速に進展した。X線照射後の放出電子や光の吸収，発光による情報は分子の局所構造や反応ダイナミクスを反映する。X線分光法は反応機構の解明のための有力なツールの1つとして注目されている。しかしその解釈は実験のみで行うにはまだ情報不足で，理論計算によるサポートが理解を加速するために必須である。本研究課題の目標は金属を含む系へのX線分光に対する新規理論計算手法の確立である。今回の申請で注目している分光法はK殻およびL殻励起のX線吸収スペクトル法(XAS)であり，非経験的分子軌道法および密度汎関数法に基づく計算手法を開発する。

研究成果

• [国際共同研究] Stockholm University(Sweden)
• [国際共同研究] University of Turku(Finland)
• [雑誌論文] XANES spectra of forsterite in crystal, surface, and amorphous states (2018)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi, Y. Tamenori, T. Suenaga, T. Ikeda- Fukazawa, J. Matsuno, and A. Tsuchiyama
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 8 号: 2 ページ: 025107-025107
  • DOI: 10.1063/1.5017245
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Site-selective bond scission of methylbenzoate following core excitation (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Osamu、Kooser Kuno、Ha Dang Trinh、Myllynen Hanna、Laksman Joakim、Rachlew Elisabeth、Kukk Edwin
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 20 号: 14 ページ: 9591-9599
  • DOI: 10.1039/c7cp08428e
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Theoretical double-core-hole spectroscopy of cytosine tautomers (2018)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takahashi
  • 雑誌名: J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] XAS and XES studies of carbonate and bicarbonate ions in aqueous solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishida Naohiro、Horikawa Yuka、Tokushima Takashi、Takahashi Osamu
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 220 ページ: 96-100
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2016.12.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study on X-ray absorption spectra and bond dynamics for core excitation from valence excited benzoic acids (2017)
  • 著者名/発表者名: Inui H.、Takahashi O.、Hiraya A.
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 220 ページ: 101-104
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2016.12.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relativistic corrections for single- and double-core excitation at the K- and L-edges from Li to Kr (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Osamu
  • 雑誌名: Computational and Theoretical Chemistry 巻: 1102 ページ: 80-86
  • DOI: 10.1016/j.comptc.2017.01.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Core-hole-induced dynamical effects in the x-ray emission spectrum of liquid methanol (2017)
  • 著者名/発表者名: Ljungberg M. P.、Zhovtobriukh I.、Takahashi O.、Pettersson L. G. M.
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 146 号: 13 ページ: 134506-134506
  • DOI: 10.1063/1.4979656
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray Emission Spectrum of Liquid Ethanol: Origin of Split Peaks (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Osamu、Ljungberg Mathias P.、Pettersson Lars G. M.
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 121 号: 49 ページ: 11163-11168
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b09262
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] スペクトル解析法による固体有機結晶の振動スペクトル計算法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 末永 太河、高橋 修
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 16 号: 4 ページ: 108-109
  • DOI: 10.2477/jccj.2017-0027
  • NAID: 130006892726
  • ISSN: 1347-1767, 1347-3824
  • 査読あり
• [雑誌論文] ケイ酸塩鉱物の電子状態及びXANES計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋 修、末永 太河
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 15 号: 6 ページ: 211-212
  • DOI: 10.2477/jccj.2016-0058
  • NAID: 130005300083
  • ISSN: 1347-1767, 1347-3824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics and First-principles Studies of Structural Change in 1,3,5-Triamino-2,4,6-trinitrobenzene (TATB) in Crystalline State under High Pressure: Comparison of Hydrogen Bond Systems of TATB versus 1,3-Diamino-2,4,6-trinitrobenzene (DATB) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Kohno, Kazuki Mori, Reiko Hiyoshi, Osamu Takahashi, Kazuyoshi Ueda
  • 雑誌名: Chem. Phys 巻: 472 ページ: 163-172
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2016.04.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] XAS and RIXS study of acetic acid and methyl formate in liquid (2016)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi (*), N. Nishida, S. Kanai, Y. Horikawa, and T. Tokushima
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 712 ページ: 012040-012040
  • DOI: 10.1088/1742-6596/712/1/012040
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Correlation between Soft X-ray Absorption and Emission Spectra of the Nitrogen Atoms within Imidazolium-based Ionic Liquids (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Horikawa, T. Tokushima, O. Takahashi, H. Hoke, T. Takamuku
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 120 号: 30 ページ: 7480-7487
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b04132
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cooperative self-assembly of carbazole derivative driven by multiple dipole-dipole interactions (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Ikeda, Tatsuya Iijima, Ryo Sekiya, Osamu Takahashi, Takeharu Haino
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 81 号: 15 ページ: 6832-6837
  • DOI: 10.1021/acs.joc.6b01169
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Site-Specific Electron-Relaxation Caused by Si:2p Core-Level Photoionization: Comparison between F3SiCH2CH2Si(CH3)3 and Cl3SiCH2CH2Si(CH3)3 Vapors by Means of Photoelectron Auger-Electron Coincidence Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Nagaoka, Takuhiro Kakiuchi, Joji Ohshita, Osamu Takahashi, and Yasumasa Hikosaka
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 120 号: 50 ページ: 9907-9915
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.6b09399
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 比較的大きな分子に対する内殻二重正孔分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋修(*)
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 14 号: 6 ページ: 206-208
  • DOI: 10.2477/jccj.2015-0057
  • NAID: 130005125139
  • ISSN: 1347-1767, 1347-3824
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 軟X線分光法による炭酸水溶液の電子状態と構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西田尚大,徳島高,堀川裕加,高橋修(*)
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 15 号: 3 ページ: 53-54
  • DOI: 10.2477/jccj.2016-0030
  • NAID: 130005605871
  • ISSN: 1347-1767, 1347-3824
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of Organoiron Catalysis in Kumada-Tamao-Corriu-Type Cross-Coupling Reaction Assisted by Solution-Phase X-ray Absorption Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Takaya, H.; Nakajima, S.; Nakagawa, N.; Isozaki, K.; Iwamoto, T.; Imayoshi, R.; Gower, N.; Adak, L.; Hatakeyama, T.; Honma, T.; Takagi, M.; Sunada, Y.; Nagashima, H.; Hashizume, D.; Takahashi, O.; Nakamura, M.
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 88 号: 3 ページ: 410-418
  • DOI: 10.1246/bcsj.20140376
  • NAID: 130004801843
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Theoretical study of the X-ray natural circular dichroism of some amino acids in crystal (2015)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi, M. Kimoto, and L. G. M. Pettersson
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 450-451 ページ: 109-114
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2015.01.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mg coordination in biogenic carbonates constrained by theoretical and experimental XANES (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshimura, Y. Tamenori, O. Takahashi, L. T. Nguyen, H. Hasegawa, N. Iwasaki, A. Kuroyanagi, A. Suzuki, and H. Kawahata
  • 雑誌名: Earth. Planet. Sci. Lett. 巻: 421 ページ: 68-74
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2015.03.048
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Covariance maing of two-photon double core hole states in C2H2 and C2H6 produced by an X-ray free electron laser (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mucke, O. Takahashi, et al
  • 雑誌名: New J. Phys. 巻: 17 号: 7 ページ: 073002-10
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/7/073002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Substituent electron push-pull interaction in intermolecular resonance-assisted hydrogen bonds: A case of thymine-adenine base pair (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tabayashi and O. Takahashi
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Japan 巻: 88 号: 10 ページ: 1466-1478
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150113
  • NAID: 130005102814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study for geometry relaxation following core-excitation: H2O, NH3, and CH4 (2015)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi, N. Kunitake, and S. Takaki
  • 雑誌名: J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 巻: 48 号: 20 ページ: 204001-9
  • DOI: 10.1088/0953-4075/48/20/204001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probing chemical environment with molecular double core-hole electron spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi, N. V. Kryzhevoi, and K. Ueda
  • 雑誌名: J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 巻: 204 PartB ページ: 290-302
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2015.08.015
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Core-excitation from excited triplet states of organic molecules: X-ray absorption spectra and doubly excited potential curves (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Nagashima, K. Yamamoto, O. Takahashi, and A. Hiraya
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 635 号: 11 ページ: 112058-1
  • DOI: 10.1088/1742-6596/635/11/112058
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Theoretical Study on the Selective Oxygen K-edge Soft X-ray Emission Spectroscopy of Liquid Acetic Acid (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Nishida, K. Kanai, T. Tokushima, Y. Horikawa, and O. Takahashi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 640 ページ: 55-60
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2015.10.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Double core-hole states in SiX4 (X= F, Cl, Br, and CH3) molecules derived by photoelectron and KLL Auger spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Puttner, T. Marchenko, R. Guillemin, L. Journel, G. Goldsztejn, J. P. Rueff, D. Ceolin, D. W. Lindle, A. Lago, K. Ueda, O. Takahashi, M. Piancastelli, and M. Simon
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 635 号: 11 ページ: 112057-1
  • DOI: 10.1088/1742-6596/635/11/112057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Disentangling formation of multiple-core holes in aminophenol molecules exposed to bright X-FEL radiation (2015)
  • 著者名/発表者名: V. Zhaunerchyk, O. Takahashi et al
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 48 号: 24 ページ: 244003-9
  • DOI: 10.1088/0953-4075/48/24/244003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 液体状態における酢酸，ギ酸メチルの分子間相互作用依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西田尚大, 金井清二, 徳島高, 堀川裕加,高橋修
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 14 号: 3 ページ: 60-62
  • DOI: 10.2477/jccj.2015-0026
  • NAID: 130005099919
  • ISSN: 1347-1767, 1347-3824
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高精度量子化学計算による弱い水素結合の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋修
  • 雑誌名: CBI学会誌 巻: 3 ページ: 17-21
  • 査読あり
• [学会発表] Mg水素化物中のMg K吸収端のXANESスペクトル (2018)
  • 著者名/発表者名: ○小林英一，坂東恭子，奥平幸司，高橋修，岡島敏浩
  • 学会等名: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム，２０１８年1月８－１０日，つくば
• [学会発表] 軟X線分光によるリチウムーグライム錯体系溶液の電子状態観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○松村準也，徳島高，高橋修，堀川裕加
  • 学会等名: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム，２０１８年1月８－１０日，つくば
• [学会発表] 水溶液中のシュウ酸の選択的軟X線発光分光実験と量子化学計算の直接比較による解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○山村涼介，末永太河，徳島高，高橋修
  • 学会等名: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム，２０１８年1月８－１０日，つくば
• [学会発表] ケイ酸塩鉱物の電子状態及びXANES計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 末永太河, 高橋修
  • 学会等名: 第30回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2017-01-07
• [学会発表] Simulations of H-bonded liquids (2017)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi
  • 学会等名: Uteo XES workshop, July 28 - August 4, 2017, Stockholm, Sweden
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] スペクトル解析法による固体有機結晶の新規振動スペクトル計算法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○末永太河，高橋修
  • 学会等名: ２０１７年日本コンピュータ化学会春季年会，２０１７年６月８－９日，東京
• [学会発表] 水溶液中のジカルボン酸の選択的軟X線発光分光 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○山村涼介，末永太河，徳島高，高橋修
  • 学会等名: 第11回分子科学討論会，２０１７年９月１５－１８日，仙台
• [学会発表] 赤外吸収スペクトル法と理論計算を用いた超高圧下におけるトリハロメタンの構造変化の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○末永太河，高橋修
  • 学会等名: 第11回分子科学討論会，２０１７年９月１５－１８日，仙台
• [学会発表] 軟X線分光による二酸化炭素を吸収する酢酸系イオン液体の電子状態研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 5.○戸畑敦貴，森山諒平，徳島高，高橋修，梅林泰宏，堀川裕加
  • 学会等名: 第40回溶液科学シンポジウム，２０１７年10月18―20日，姫路
• [学会発表] 軟X線分光によるリチウムーグライム錯体系溶液の電子状態観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: ○松村準也，徳島高，高橋修，梅林泰宏，堀川裕加
  • 学会等名: 第40回溶液科学シンポジウム，２０１７年10月18―20日，姫路
• [学会発表] ケイ酸塩鉱物の電子状態及びXANES計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋修
  • 学会等名: ２０１６年日本コンピュータ化学会秋季年会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2016-10-30
• [学会発表] 超高圧下におけるエネルギー物質TATBの理論的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 末永太河, 高橋修
  • 学会等名: ２０１６年日本コンピュータ化学会秋季年会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2016-10-30
• [学会発表] XAS and XES study of carbonate in aqueous solution (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Nishida, Y. Horikawa, T. Tokushima, O. Takahashi
  • 学会等名: 39th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2016)
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] 比較的大きな分子に対する内殻二重正孔分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋修
  • 学会等名: ２０１５年日本コンピュータ化学会秋季年会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 2015-10-30
• [学会発表] 弱酸水溶液を対象とした軟X線発光分光のpH依存性に対する理論研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西田尚大, 堀川裕加, 徳島高, 高橋修
  • 学会等名: ２０１５年日本コンピュータ化学会秋季年会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 2015-10-30
• [学会発表] XAS and RIXS study of acetic acid and methyl formate in liquid (2015)
  • 著者名/発表者名: 2.N. Nishida, S. Kanai, Y. Horikawa, T. Tokushima, and O. Takahashi
  • 学会等名: 16th international conference on X-ray absorption fine structure
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Theoretical Study on Core level spectroscopy with core-hole excited state dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi
  • 学会等名: 22nd WIEN2k workshop
  • 発表場所: Institute of high performance computing, Singapore
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] 液体状態における酢酸, ギ酸メチルの分子間相互作用依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西田尚大, 金井清二, 徳島高, 堀川裕加, 高橋修
  • 学会等名: 2015年日本コンピュータ化学会春季年会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-05-28
• [図書] Intermolecular Interactions in Crystals: Fundamentals of Crystal Engineering, Edited by Juan J. Novoa (2018)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takahashi, Motohiro Nishio
  • 総ページ数: 26
  • 出版者: Royal Society of Chemistry
  • ISBN: 9781782621737
• [図書] CH...pi Interaction in Organic Molecules, S. Scheiner (ed.) Noncovalent Forces, Challenges and Advances in Computational Chemistry and Physics 19 (2015)
  • 著者名/発表者名: O. Takahashi
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: Springer