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第一原理計算とX線自由電子レーザーを用いた構造解析システムの構築

Research Project

Project/Area Number 12J05357
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

大村 訓史  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012 – 2014-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords密度汎関数法 / 分子動力学法 / 多価イオン / ヨウ化ウラシル / 分子解離 / 電子温度 / 電子状態計算 / 臭化フェノール / 試料崩壊
Research Abstract

本研究では、X線自由電子レーザー(X-FEL)照射によって生じる多価イオン化した分子のイオンダイナミクスの解明および、X-FELを用いた構造解析法を構築する目的で、第一原理分子動力学法に基づく計算機シミュレーションを行っている。前年度は、ベンゼン環にOH基と臭素原子が付加した臭化フェーノールの多価イオン化状態(~+10価)における崩壊メカニズムを明らかにした。本年度は、計算に励起状態の効果を取り入れるため、軌道の占有数をより広く分布させ、電子系の温度を上げた計算を行った。さらに、実際にX-FELの実験で用いられたヨウ化ウラシルをターゲットとし、X-FELで実現される高価数イオン化状態のシミュレーションを行い、その分子解離プロセスの詳細を明らかにした。この研究で得られた成果は以下の通りである。
臭化フェノールの励起状態を取り入れた計算により、適切な電子温度を選ぶことで、実験結果から予想される解離プロセスをよく再現できることが分かった。さらにヨウ化ウラシルに対する計算から、ヨウ化ウラシルの分子解離メカニズムにも臭化フェノールと同様の価数依存性が存在することが明らかとなった。比較的低価数においては、分子はいくつかのフラグメントに解離する。一方、ある程度高価数以上になると、リングの外縁にある水素、酸素、ヨウ素が多価イオン化と同時に解離する。この結果と臭化フェノールの結果を比較することにより、解離プロセスの分子形状依存性を明らかにした。本研究によって、X線自由電子レーザーを用いた実験における分子の崩壊は非常に複雑であるが、分子を高価数にすることで外縁原子に関しては比較的分子の形状を残した状態で解離するということが分かった。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Ab initio Molecular-Dynamics Study of Dissociation Mechanism of Highly Charged Molecules2014

    • Author(s)
      Satoshi Ohmura, Kiyonobu Nagaya, Fuyuki Shimojo and Makoto Yao
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series.

      Volume: (印刷中)

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  • [Journal Article] A divide-conquer-recombine algorithmic paradigm for large spatiotemporal quantum molecular dynamics simulations2014

    • Author(s)
      F. Shimojo, S. Hattori, R. K. Kaila, M. Kunaseth, W. Mou, A. Nakano, K. Nomura, S. Ohmura, P. Rajak, K. Shimamura, and P. Vashishta
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics

      Volume: 140 Issue: 18

    • DOI

      10.1063/1.4869342

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  • [Journal Article] Dynamic asymmetry of self-diffusion in liquid ZnCl_2 under pressure : ab initio molecular dynamics study2013

    • Author(s)
      Akihide Koura Satoshi Ohmura Fuyuki Shimojo
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics

      Volume: 138 Issue: 13

    • DOI

      10.1063/1.4798376

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic Structure of a Molecular Liquid S_<0.5> Cl_<0.5> : ab initio Molecular-Dvnamics Simulations2013

    • Author(s)
      S. Ohmura, H. Shimakura, Y. Kawa kita. F. Shimojo, and M. Yao
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 82 Issue: 7 Pages: 074602-074602

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.074602

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      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ab Initio Molecular-Dynamics Study of Nonequilibrium Phenomena in Disordered Materials2013

    • Author(s)
      Satoshi Ohmura. Kiyonobu Nagaya, Fuyuki Shimojo, Makoto Yao
    • Journal Title

      MODELS IN BIOSCIENCE AND MATERIALS RESEARCH : MOLECULAR DYNAMICS AND RELATED TECHNIQUES

      Pages: 1-8

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      2012 Annual Research Report
  • [Journal Article] Large nonadiabatic quantum molecular dynamics simulations on parallel computers2013

    • Author(s)
      Fuyuki Shimojo, Satoshi hmura, Weiwei Mou, Rajiv K. Kalia, Aiichiro Nakano, Priya ashishta
    • Journal Title

      Computer Physics Communications

      Volume: 184 Issue: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2012.08.001

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  • [Journal Article] Enhanced Charge Transfer by Phenyl Groups at a Rubren e/C60 Interface2012

    • Author(s)
      Weiwei Mou, Satoshi Ohmura, Shinnosuke Hattori, Ken-ichi Nomura, Fuyuki Shimojo, Aiichiro Nakano
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 136 Issue: 18

    • DOI

      10.1063/1.4712616

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Molecular control of photoexcited charge transfer and recombination at a quaterthiophene/zinc oxide interface2012

    • Author(s)
      Weiwei Mou, Satoshi Ohmura. Fuyuki Shimojo, Aiichiro Nakano
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 100 Issue: 20

    • DOI

      10.1063/1.4719206

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Ab initio molecular dynamics study of diffusion mechanism in liquid B_2O_3 under pressure2012

    • Author(s)
      Satoshi Ohmura, Fuyuki Shimojo
    • Journal Title

      The Journal of Physics : Conference Series

      Volume: 402 Pages: 012012-012012

    • DOI

      10.1088/1742-6596/402/1/012012

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      大村訓史、土屋卓久、下條冬樹、八尾誠
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
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      東海大学、平塚市
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    • Author(s)
      大村訓史
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学, 平塚市
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    • Author(s)
      Satoshi Ohmura, Fuyuki Shimojo and Makoto Yao
    • Organizer
      1st International Symposium on Kumamoto Synchrotron Radiation (ISKSR1)
    • Place of Presentation
      Kumamoto, Japan
    • Year and Date
      2013-10-25
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  • [Presentation] 高温高圧環境下における共有結合性液体の分子動力学シミュレーション(依頼講演)2013

    • Author(s)
      大村訓史
    • Organizer
      分子科学研究所 理論計算分子科学研究領域オープンセミナー
    • Place of Presentation
      分子科学研究所、岡崎市(依頼講演)
    • Year and Date
      2013-03-01
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Ab initio molecular dynamics study of dissociation mechanism of highly charged molecules.2013

    • Author(s)
      Satoshi Ohmura, Kiyonobu Nagaya, Fuyuki Shimojo and Makoto Yao
    • Organizer
      Conference on Computational Physics 2013
    • Place of Presentation
      Moscow, Russia
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Dissociation mechanism of highly charged molecules : Ab molecular-dynamics simulations2013

    • Author(s)
      Satoshi Ohmura, Kiyonobu Nagaya, Fuyuki Shimojo and Makoto Yao
    • Organizer
      1st International Symposium on Computational Materials and Biological Sciences
    • Place of Presentation
      Waseda University Tokyo, Japan
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Non-equilibrium dynamics in disordered materials : ab initio molecular dynamics simulations2013

    • Author(s)
      Satoshi Ohmura
    • Organizer
      15^<th> Liquid and Amorphous Metals Confer ence
    • Place of Presentation
      Beijing, Chaina
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 第一原理分子動力学法による液体酸素の超高圧下における構造2013

    • Author(s)
      大村訓史、下條冬樹、八尾誠
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学、徳島市
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  • [Presentation] 第一原理分子動力学シミュレーションを用いた高温高圧下の共有結合性液体の理論的研究(若手奨励賞記念講演)2013

    • Author(s)
      大村訓史
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学、東広島市
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造不規則系の非平衡ダイナミクス:第一原理分子動力学シミュレーション(シンポジウム依頼講演)2013

    • Author(s)
      大村訓史
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学、東広島市
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 共有結合性液体の高圧物性:第一原理分子勲力学シミュレーション(依頼講演)2012

    • Author(s)
      大村訓史
    • Organizer
      愛媛大学 GRCセミナー
    • Place of Presentation
      愛媛大学、松山市(依頼講演)
    • Year and Date
      2012-10-24
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Coulomb Explosion of Bromo Aromatic Molecules : an ab initio Moleeular Dynamics Simulation (invited)2012

    • Author(s)
      Satoshi Ohmura
    • Organizer
      International Symposium on Advanced Materials Having Multi Degrees of Freedom
    • Place of Presentation
      Kumamoto, Japan(invited)
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  • [Presentation] Dissociation mechanism of bromo aromatic molecules : an ab initio molecular dynamics study2012

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      Satoshi Ohmura
    • Organizer
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    • Place of Presentation
      Kobe, Japan
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  • [Presentation] Ab initio molecular dynamics study of nonequilibrium phenomena in disordered materials (invited)2012

    • Author(s)
      Satoshi Ohmura
    • Organizer
      5th Japan-Russia International Workshop MSSMBS'12
    • Place of Presentation
      Dubna-Moscow, Russia(invited)
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      大村訓史
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      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大、横浜市
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      大村訓史
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      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
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  • [Presentation] 第一原理分子動力学シミュレーションによる構造不規則系のダイナミクス(依頼講演)2012

    • Author(s)
      大村訓史
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      「プロトン・イオン機能性物質の構造とダイナミクス」第1回研究会
    • Place of Presentation
      J-PARC、東海村(依頼講演)
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      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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