First-principles study on positron binding and annihilation mechanisms for positronic clusters
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22K20550
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
Yoshida Daisuke 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (50963261)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 陽電子化合物 / エキゾチック分子 / 第一原理計算 |
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| Outline of Research at the Start |
陽電子消滅法は、様々な分子・金属クラスターや、固体表面錯体の特性評価のためのプローブとして極めて有用である．本研究では、機能性創発の主幹サブシステムとなる金属クラスターや、水素結合分子クラスター等の中間相系における陽電子親和力及び陽電子寿命を、第一原理研究により予見する．そのために、従来の量子化学的多成分分子軌道法と原子核物理で確立された厳密量子多体計算手法の混合手法を新たに開発し、中間サイズ系の陽電子化クラスターの高精度計算を実現する．クラスター固有の組成や物性と結びついた陽電子特性を明らかにし、中間相系の陽電子消滅特性に関する基幹データや、陽電子物理化学の学理を構築する．
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| Outline of Final Research Achievements |
I have comprehensive studies for positronic complexes of various molecular clusters using the multi-component molecular orbital method with large-scale wave function expansions. For molecular species that are unfavorable systems in positron binding, such as water, hydrogen halides, and carbon dioxide, we have revealed the positron binding mechanism of these clusters associated with the intermolecular interactions such as the hydrogen bond and van der Waals bond. Furthermore, we carried out theoretical calculations for the electron-positron pair annihilation based on the multi-component theory and revealed regression models to reproduce the positron affinities associated with inherent chemical properties of the clusters, such as geometrical and electronic structures.
I have developed the Gaussian expansion method extended for arbitrary few-body systems towards applications to analysis of the nuclear isotope effect on positron binding in the molecule.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
分子物性や材料科学分野において、分子やクラスターを含む様々な階層の物質の組成・構造や電子状態を特徴づけるための陽電子ビームを用いた非破壊分析は極めて有用である。また生体分子中の陽電子反応の素過程を理解し制御することは、核医学応用の観点からも極めて重要である。このような背景を踏まえ、本研究ではさまざまな分子クラスターの陽電子化合物の解析を行なった。陽電子の対消滅特性がクラスターの組成やサイズ、構造異性体等を特徴づけるための物質プローブになり得ることを示した。さらに現在、陽電子捕獲過程のおける原子核同位体効果を分子レベルで解析するための理論計算手法を開発している。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
