Study on the transition state of the potential energy curve and the spin state of a metal complex by the VB theory

• Project/Area Number: 17KT0103
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Transition State Control
• Research Institution: Quantum Chemistry Research Institute
• Principal Investigator: Kurokawa Yusaku 認定NPO法人量子化学研究協会, 研究所, 研究員 (30590731)
• Project Period (FY): 2017-07-18 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: ポテンシャルカーブ / Free Complement法 / Chemical Formula Theory / シュレーディンガー方程式 / 励起状態 / 変分法 / 遷移金属錯体 / 原子価結合法 / 多配置理論 / スピン状態

Outline of Final Research Achievements

We have obtained the very accurarte potential curves of Hydrogen molcule, CH molecule, and Mo-Mo dimer, etc., in the ground and excited states using the CFT(Chemical Formula Theory) combined with the FC(Free Complement)-sij method. And also we have obtained the optimal single zeta orbital considering the in-out electron correlations

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、従来の電子状態理論である分子軌道(MO)法や原子価結合(VB)法とは全く異なる理論として提案されたCFT(Chemical Formula Theory)を用いて、いくつかの分子のポテンシャルカーブを精密に求めたものである。原子間距離が長い領域から短い領域までポテンシャルカーブが精密に求められることにより、様々な化学反応を精密に予測したり解析したりすることが可能になるといえる。また、化学的直観と合致した波動関数を用いることにより、化学反応を直観的に理解したり、また化学反応設計に用いたりすることが可能になることが期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Solving the Schroedinger equation of the hydrogen molecule with the free-complement variational theory: essentially exact potential curves and vibrational levels of the ground and excited states of Π symmetry (2020)
  • Author(s): Yusaku I. Kurokawa, Hiroyuki Nakashima, Hiroshi Nakatsuji
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 22 Issue: 24 Pages: 13489-13497
  • DOI: 10.1039/d0cp01492c
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solving the Schroedinger equation of atoms and molecules using one- and two-electron integrals only (2020)
  • Author(s): Hiroshi Nakatsuji, Hiroyuki Nakashima, Yusaku I. Kurokawa
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 101 Issue: 6
  • DOI: 10.1103/physreva.101.062508
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solving the Schroedinger Equation of Hydrogen Molecule with the Free-Complement Variational Theory: Essentially Exact Potential Curves and Vibrational Levels of the Ground and Excited States of Σ symmetry (2019)
  • Author(s): Yusaku I. Kurokawa, Hiroyuki Nakashima, and Hiroshi Nakatsuji
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 21 Issue: 12 Pages: 6327-6340
  • DOI: 10.1039/c8cp05949g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solving the Schroedinger equation of atoms and molecules with the free-complement chemical-formula theory: First-row atoms and small molecules (2018)
  • Author(s): Hiroshi Nakatsuji, Hiroyuki Nakashima, and Yusaku I. Kurokawa
  • Journal Title: The Journal of Chemical Physics Volume: 149 Issue: 11
  • DOI: 10.1063/1.5040377
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solving the Schroedinger equation of atoms and molecules: Chemical-formula theory, free-complement chemical-formula theory, and intermediate variational theory (2018)
  • Author(s): Hiroshi Nakatsuji, Hiroyuki Nakashima, and Yusaku I. Kurokawa
  • Journal Title: The Journal of Chemical Physics Volume: 149 Issue: 11
  • DOI: 10.1063/1.5040376
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Gauss型基底を用いたFC-CFT(Free Complement-Chemistry Formula Theory)法による原子・分子の計算 (2019)
  • Author(s): 黒川 悠索，中嶋 浩之，中辻 博
  • Organizer: 第13回分子科学討論会
• [Presentation] シュレーディンガー方程式の正確な解法に基づく、新しい量子化学の建設 (2019)
  • Author(s): 中辻 博，中嶋 浩之，黒川 悠索
  • Organizer: 第13回分子科学討論会
• [Presentation] Slater型関数の積分プログラム開発とFC理論による原子の高精度計算 (2019)
  • Author(s): 中嶋 浩之，黒川 悠索，中辻 博
  • Organizer: 第13回分子科学討論会
• [Presentation] FC 理論による exact に至る計算のための Slater 型関数の積分法とプログラムの開発 (2019)
  • Author(s): 中嶋 浩之, 黒川 悠索, 中辻 博
  • Organizer: 第22回理論化学討論会
• [Presentation] シュレーディンガー方程式の正確な解法に基づく新しい量子化学の建設 (2019)
  • Author(s): 中辻 博，中嶋 浩之，黒川 悠索
  • Organizer: 第22回理論化学討論会
• [Presentation] Chemical Formula Theory と Free Complement 法による原子・分子の基底・励起状態の変分法 による計算 (2019)
  • Author(s): 黒川 悠索, 中嶋 浩之, 中辻 博
  • Organizer: 第22回理論化学討論会
• [Presentation] Free Complement 法による二原子分子の基底・励起状態のポテンシャルカーブの計算 (2018)
  • Author(s): 黒川 悠索, 中嶋 浩之, 中辻 博
  • Organizer: 第21回理論化学討論会
• [Presentation] FC-CF 理論に基づく簡単な分子の変分解と exact 解の計算 (2018)
  • Author(s): 中嶋 浩之, 黒川 悠索, 中辻 博
  • Organizer: 第21回理論化学討論会
• [Presentation] Free-Complement Chemical-Formula (FC-CF) Theory (2018)
  • Author(s): 中辻 博，中嶋 浩之，黒川 悠索
  • Organizer: 第12回分子科学討論会
• [Presentation] Free Complement法によるCH分子のポテンシャルカーブの計算 (2018)
  • Author(s): 黒川 悠索 ，中嶋 浩之 ，中辻 博
  • Organizer: 第12回分子科学討論会
• [Presentation] Free Complement - Chemical Formula Theoryによる金属間結合の研究 (2018)
  • Author(s): 中嶋浩之，黒川悠索，中辻博
  • Organizer: 第12回分子科学討論会
• [Presentation] The Free Complement - Variational method: Application to Potential Energy Curves of Diatomic Molecules. (2018)
  • Author(s): KUROKAWA Yusaku
  • Organizer: 7th Japan-Czech-Slovak SYMPOSIUM
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Solving the Schrodinger Equations: Development of the Free Complement Variational Theory and Applications to Diatomic Molecules (2018)
  • Author(s): Yusaku I. Kurokawa, Hiroyuki Nakashima and Hiroshi Nakatsuji
  • Organizer: WS on Quantum Chemistry/Quantum Chemical Calculations on Quantum Computers
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 原子・分子のシュレーディンガー解に基づく量子化学の建設：FC理論とその応用 II. 積分法 (2017)
  • Author(s): 黒川 悠索，中嶋 浩之, 中辻 博
  • Organizer: 第11回分子科学討論会
• [Presentation] 原子・分子のシュレーデインガー解に基づく量子化学の建設：自由完員関数理論とその応用 (2017)
  • Author(s): 中辻 博，中嶋 浩之，黒川 悠索
  • Organizer: 第11回分子科学討論会
• [Remarks] 量子化学研究協会研究所
  • URL: http://www.qcri.or.jp/
• [Remarks] 認定NPO法人 量子化学研究協会
  • URL: http://www.qcri.or.jp/