ストレステンソルエネルギー密度による化学結合様式の新しい分類

• Project/Area Number: 20038029
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 立花 明知 Kyoto University, 工学研究科, 教授 (40135463)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2008: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 電子ストレステンソル / エネルギー密度 / 化学結合 / 波動関数解析 / ストレステンソル

Research Abstract

本研究では、電子のストレステンソル密度を用いた電子状態の記述を元に、新しい化学結合の理論を展開した。この理論では、空間の各点で定義される電子ストレステンソル密度が中心的な役割を果たすが、そこから導かれるテンション密度、エネルギー密度、領域化学ポテンシャルというやはり局所的に定義される量を用いて、化学結合や反応性を新しい方法で表現できる。これは従来の電子密度や軌道を主とする方法とは異なる視点を与えるにとどまらず、実用上にも有利な点がいくつも見出されている。今年度の研究は以下のようなものが含まれる。(1)エネルギー密度を定義したことから、反応において、どの部分が安定化しているかを示すことができる。詳しくは、反応後の分子のエネルギー密度と、反応前の分子のエネルギー密度の差をとることを行い、これを相互作用エネルギー密度と呼ぶ。このことを三塩化ホウ素と水または水酸化鉄(III)との反応において示した。どうようの差分を電子密度についても計算して比較することで、電子密度の増加と安定化が対応している(が、全く同じではない)ことが見出され、安定化を直接エネルギーで見ることができることを例示した。(2)水素分子イオンの厳密解を用いて電子ストレステンソル・テンション・相互作用エネルギーを基底状態と励起状態について計算し、それらの様子を正確に調べた。ストレステンソルの最大固有値が正の部分でかつその固有ベクトルが核間をつないでいる構造(スピンドル構造)の正確な形が見出され、それは核に接していることがわかった。基底状態と励起状態との比較では、基底状態で最大固有値正の部分が見いだされたのに対して、励起状態ではそのような構造はみられず、ストレステンソルは結合をよく表わしていることが示された。

Research Products

• [Journal Article] Electronic stress tensor study of aluminum nanostructure for hydorgen storage (2010)
  • Author(s): Szarek, Watanabe, Ichikawa, Tachibana
  • Journal Title: Journal of Material Science Forum 638-642 Pages: 1137-1142
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Energy density concept : A stress tensor approach (2010)
  • Author(s): Tachibana
  • Journal Title: Journal of Molecular Structure : THEOCHEM 943 Pages: 138-151
  • NAID: 120002398658
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regional DFT-Electronic Stress Tensor Study of Aluminum Nanostructures for Hydrogen Storage (2009)
  • Author(s): Szarek, Hirai, Ichikawa, henry, Yarovsky, Tachibana
  • Journal Title: AIP Conf.Proc. 1102 Pages: 299-305
  • NAID: 120006653882
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Theoretical Study on a Reaction of Iron(III) Hydroxide with Boron Trichloride by Ab Initio Calculation (2009)
  • Author(s): Ichikawa, Myoraku, Fukushima, Ishihara, Isaki, Takeguchi, Tachibana
  • Journal Title: Journal of Molecular Structure : THEOCHEM 915 Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stress tensor of the hydrogen molecular ion (2009)
  • Author(s): Ichikawa, Tachibana
  • Journal Title: Physical Review A 80
  • NAID: 120002086062
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On reversible bonding of hydrogen molecules on platinum clusters (2009)
  • Author(s): Szarek, Urakami, Zhou, Cheng, Tachibana
  • Journal Title: J. Chem. Phys. 130
  • NAID: 120002086094
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic stress tensor description of chemical bonds using nonclassical bond order concept (2008)
  • Author(s): Szarek, Sueda, Tachibana
  • Journal Title: J. Chem. Phys. 129
  • NAID: 120001462546
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrogen dissociative chemisorption and desorption on saturated subnano palladium clusters (Pdn, n=2-9) (2008)
  • Author(s): Zhou, Yao, Wu, Forrey, Chen, Tachibana, Cheng
  • Journal Title: Phys. Chem. Chem. Phys. 10 Pages: 5445-5451
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 水素分子イオンの電子ストレステンソル (2010)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第65回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 局所的な電気伝導率を利用したシリコンナノワイヤーの電子輸送特性に関する解析 (2010)
  • Author(s): 池田裕治
  • Organizer: 第65回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 局所誘電率を用いた誘電特性に関する理論的研究 (2010)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 第57回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] ナノワイヤーモデル中を流れる電流を表現する電子状態計算 (2010)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第57回応用物理学関係連合学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] 高誘電率酸化物の誘電特性と化学結合状態に関する理論的研究 (2010)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第15回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] 相対論的電子状態計算におけるスピントルクについての理論的研究 (2010)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第15回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] 局所的な電気伝導を表現する第一原理計算 (2010)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第15回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] 局所的な電気伝導率を利用したシリコンナノワイヤーの電子輸送特性に関する解析 (2010)
  • Author(s): 池田裕治
  • Organizer: 第15回ゲートスタック研究会
  • Place of Presentation: 東レ研修センター
  • Year and Date: 2010-01-22
• [Presentation] New Theory of Chemical Bonds in terms of Stress Tensor Energy Density (2010)
  • Author(s): K.Ichikawa
  • Organizer: International Symposium on "Molecular Theory for Real Systems"
  • Place of Presentation: Kyoto University
  • Year and Date: 2010-01-07
• [Presentation] Chirality Control with Spin Torque and Zeta Force in Relativistic Quantum Chemistry (2009)
  • Author(s): K.Ichikawa
  • Organizer: APCTCC-4
  • Place of Presentation: Port Dickson, Malaysia
  • Year and Date: 2009-12-21
• [Presentation] 化学結合に対する電流の効果の研究 (2009)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第3回分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 相対論的電子状態計算におけるスピントルクとキラリティー (2009)
  • Author(s): 立花明知
  • Organizer: 第3回分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] H2+分子のストレステンソルによる解析 (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第3回分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-23
• [Presentation] 第一原理計算によるスピンに対するトルク (2009)
  • Author(s): 西川潤
  • Organizer: 第3回分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-21
• [Presentation] 物質中の局所的な電気伝導を表現する第一原理計算 (2009)
  • Author(s): 瀬波大土
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] アルミニウムナノワイヤー表面に吸着した水素原子の挙動に関する理論的研究 (2009)
  • Author(s): 福島啓悟
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] Stress Tensor of Chemical Bonds (2009)
  • Author(s): K.Ichikawa
  • Organizer: DFT09
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2009-09-01
• [Presentation] Role of aluminum atoms for hydrogen adsorption on graphene sheets (2009)
  • Author(s): A.Fukushima
  • Organizer: DFT09
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2009-09-01
• [Presentation] Electronic stress tensor study of aluminum nanostructures for hydrogen storage (2009)
  • Author(s): A.Tachibana
  • Organizer: THERMEC 2009
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
  • Year and Date: 2009-08-29
• [Presentation] 電流存在下での化学結合の研究 (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第12回理論化学討論会2009
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-30
• [Presentation] ストレステンソルエネルギー密度による化学結合の新理論 (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 特定領域研究「実在系の分子理論」第4回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-30
• [Presentation] 水素化パラジウムクラスターにおける化学結合のストレステンソルに基づく研究 (2009)
  • Author(s): 我妻歩
  • Organizer: 第12回理論化学討論会2009
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-29
• [Presentation] スピントルクの数値計算に関する研究 (2009)
  • Author(s): 原誉明
  • Organizer: 第12回理論化学討論会2009
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-29
• [Presentation] スピントルクとキラリティー (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第12回理論化学討論会2009
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-05-28
• [Presentation] ストレステンソルと領域積分を用いた化学結合の研究 (2009)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 第64回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] ホウ素系ガス輸送プロセスにおける鉄不純物混入に関する量子化学計算 (2009)
  • Author(s): 明楽俊幸
  • Organizer: 日本化学会第89回春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] ストレスエネルギー密度による化学結合の新理論 (2008)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 特定領域研究「実在系の分子理論」公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学 学術交流会館
  • Year and Date: 2008-12-17
• [Presentation] New theory of chemical bonds in terms of stress tensor energy density (2008)
  • Author(s): 市川和秀
  • Organizer: 特定領域研究「実在系の分子理論」A01,A03班合同研究交流会
  • Place of Presentation: 関西セミナーハウス(京都)
  • Year and Date: 2008-11-14
• [Presentation] Stress tensor description of chemical bonds and new bond order concept (2008)
  • Author(s): Pawel Szarek
  • Organizer: 第2回分子科学討論会2008
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-09-27
• [Presentation] Regional DFT-electromic stress tensor study of aluminum nanostructure for hydrogen storage (2008)
  • Author(s): Kazuhide Ichikawa
  • Organizer: TACC 2008
  • Place of Presentation: Shanghai, China
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] Alクラスターの水素吸着に関する理論的研究 (2008)
  • Author(s): 渡邊宏平
  • Organizer: 第2回分子科学討論会2008
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] PtクラスターのH2吸着、脱離に関する理論研究 (2008)
  • Author(s): 浦上貢輔
  • Organizer: 第2回分子科学討論会2008
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] The QED stress tensor description of chemical bonds-formulation of a non-classical bond order concept (2008)
  • Author(s): Akitomo Tachibana
  • Organizer: WATOC 2008
  • Place of Presentation: Sydney, Australia
  • Year and Date: 2008-09-17
• [Presentation] Stress tensor description of chemical bonds-formulation of non-classical bond order concept (2008)
  • Author(s): Akitomo Tachibana
  • Organizer: MDMM 2008
  • Place of Presentation: Piechowice, Poland
  • Year and Date: 2008-06-25
• [Presentation] ストレステンソルエネルギー密度方程式 (2008)
  • Author(s): 立花明知
  • Organizer: 第11回理論化学討論会2008
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] Stress Tensor Description of Chemical Bonds-New Bond Order Concept (2008)
  • Author(s): Pawel Szarek
  • Organizer: 第11回理論化学討論会2008
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] Theoretical study of electronin states of chemical bonds (2008)
  • Author(s): Pawel Szarek
  • Organizer: The 2nd International Symposium on "Molecular Theory for Real Systems
  • Place of Presentation: Okazaki Conference Center