| Project/Area Number |
21K04991
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
Udagawa Taro 岐阜大学, 工学部, 准教授 (70509356)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兼松 佑典 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (10765936)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 原子核の量子効果 / H/D同位体効果 / DFT法 / TD-DFT法 / CI-NEB法 / 原子核の量子揺らぎ / 密度汎関数理論 / 時間依存密度汎関数理論 / 励起状態プロトン移動反応 / 励起状態 / DFT / 多成分量子力学法 / 同位体効果 / 多成分系理論 / プロトン移動反応 / 量子多成分系理論 / 化学反応 / 電子励起状態 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、水素原子核の量子揺らぎを含めた簡便な電子励起状態反応解析手法の確立を目指し、量子多成分系CI-NEB法を拡張し、水素原子核の量子揺らぎを考慮した電子励起状態プロトン移動反応の解析を実施する。水素原子核の量子揺らぎを含めた化学反応解析は、他に類を見ない学術的独自性を有する研究課題である。さらに本研究は生化学や光化学分野でも重要な電子励起状態における反応へと量子多成分系理論を拡張しようとするものであり、高い学術的独自性も有する。本研究で開発する計算手法は、既存の手法よりも実在系に近い計算を可能とし、未解明の様々な化学現象へのアプローチを可能とする新しい量子化学計算手法である。
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| Outline of Final Research Achievements |
The applicant has previously developed a chemical reaction analysis method (Multicomponent quantum mechanics CI-NEB (MCQM_CI-NEB Method) using multicomponent quantum mechanics theory that directly incorporates quantum fluctuations of light nuclei, such as hydrogen nuclei, and has elucidated the effects of nuclear quantum fluctuations on chemical reactions. In this research project, the multicomponent quantum mechanics theory has been further developed to enable electronic excited state calculations. Additionally, to expand the applicability of MCQM_CI-NEB method, efforts have been made to accelerate the CI-NEB method, which efficiently searches for reaction pathways and transition states.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で開発している手法は、原子核を固定された点電荷として取り扱う従来の量子化学計算手法と異なり、原子核自身の量子性を直接取り込むことができる手法である。この手法により、例えば重水素のような同位体原子の精密な取り扱いが可能になり、より実在系に近い理論計算が可能になる。
申請者らはこの手法をさらに拡張し、励起状態の分子物性や化学反応に対する重水素同位体効果の理論計算による解析をも可能にした。
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