| Project/Area Number |
20K15224
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
MIZUNO Yuta 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (10846348)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 化学反応動力学 / 相空間幾何学 / 非統計的化学反応 / Voronoi分割 / 教師あり主成分分析 / Lie正準変換摂動論 / 第一原理分子動力学法 / 化学反応ダイナミクス / 化学反応ネットワーク |
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| Outline of Research at the Start |
化学反応経路図は，反応機構の解明や反応速度・選択性の予測に不可欠な学術的基盤である．しかし，従来の反応経路図の作成法には，化学反応における分子の運動の効果を考慮していないという問題点がある．そこで本研究では，分子の運動を幾何学的観点から捉える数学的理論である相空間幾何学に基づき，分子の運動の効果も考慮した反応経路図自動作成プログラムを開発する．これにより，実在の化学反応の動力学的反応機構の系統的解明と反応速度・選択性の系統的予測のための学術的基盤の構築を目指す．
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| Outline of Final Research Achievements |
We have developed algorithms based on phase space geometry, aiming to generate chemical reaction networks taking dynamic effects into account. Specifically, to efficiently compute phase space structures called “reactive islands,” which are the basis for generating “dynamic” chemical reaction networks, we developed algorithms using (1) Voronoi tessellation and (2) supervised principal component analysis.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
動力学効果の考慮が不可欠な化学反応の報告例は，有機化学反応から生体内反応まで多数ある．これらの化学反応の反応機構は，分子動力学シミュレーションの結果から発見的に解明されてきた．しかし，このような発見的研究法では，重要な反応経路を見落とす可能性がある，反応速度の予測が困難である，などの問題がある．本研究で開発したアルゴリズムは，動力学的反応経路図を作成するための要素技術であり，動力学効果を考慮した化学反応の系統的・予測的研究に資すると期待される．
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