実験困難な不安定星間分子種のシュレーディンガー・レベルの精密量子化学計算

• Project Area: Evolution of molecules in space: from interstellar clouds to proto-planetary nebulae
• Project/Area Number: 16H00943
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Quantum Chemistry Research Institute
• Principal Investigator: 中嶋 浩之 特定非営利活動法人量子化学研究協会, 研究所, 部門長 (80447911)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: シュレーディンガー方程式 / 星間分子 / ポテンシャルカーブ / 電子励起状態 / 自由完員関数法 / Non-BO計算 / 理論スペクトル / 量子化学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、研究代表者が所属する研究所で開発されてきた、シュレーディンガー方程式の正確な解法(自由完員関数法)や励起状態の精密量子化学理論(SAC-CI法)を星間分子群に適用し、精密な量子化学の立場から宇宙の物質科学の諸問題に取り組むことを目的としている。H29年度は、研究所において自由完員関数法の理論体系が進展し、その応用可能性が大きく広がった。特に、化学の本質であるLocalityとTransferabilityを基礎に置く波動関数の構築方法が提案され、一般的な量子化学が不得手な結合解離ポテンシャルカーブや高い電子励起状態も精密に求めることができることが示された。この手法は、地球上では不安定な星間分子の特殊な電子状態を研究する上で重要である。例えば、C2分子の精密な結合解離ポテンシャルカーブを基底・励起状態共に求め、ポテンシャルカーブに沿って各電子状態の化学結合の本質を解析した。その知見は、宇宙で存在が確認されているCnH系の化学の基礎として有用である。SAC-CI法の応用では、これまでDiffuse Interstellar Band (DIB) 等の未解決観測スペクトルの候補としても考えられているイオンやアニオン分子の電子励起状態の計算を行った。今後も、自由完員関数法とSAC-CI法を併用しDIBの候補と考えられる様々な分子の電子状態を系統的に計算し、有用な理論的知見としてまとめていきたい。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Analytical potential curve from Non-Born-Oppenheimer wave function: Application to hydrogen molecular ion (2016)
  • Author(s): Hiroyuki Nakashima and Hiroshi Nakatsuji
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 1790 Pages: 020017-020017
  • DOI: 10.1063/1.4968643
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Solving the BO and Non-BO Schroedinger equations andanalytical potential curves of small moleculeswith the free complement method (2017)
  • Author(s): Hiroyuki Nakashima and Hiroshi Nakatsuji
  • Organizer: 5th Awaji International Workshop on "Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications" (5th AWEST 2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 自由完員関数法による小さな分子のNon-BOシュレーディンガー方程式解の計算 (2016)
  • Author(s): 中嶋 浩之、中辻 博
  • Organizer: 第10回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 神戸ファッションマート(神戸)
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 実験困難な不安定星間分子種のシュレーディンガー・レベルの精密量子化学計算 (2016)
  • Author(s): 中嶋 浩之、中辻 博
  • Organizer: 新学術領域「宇宙分子進化」全体集会
  • Place of Presentation: 北海道大学低温科学研究所(札幌)
  • Year and Date: 2016-07-11
• [Presentation] 自由完員関数法に基づく正確なNon-BO計算の展開 (2016)
  • Author(s): 中嶋 浩之、中辻 博
  • Organizer: 第19回理論化学討論会
  • Place of Presentation: 早稲田大学西早稲田キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2016-05-23
• [Presentation] 正確なNon-BO計算理論と解析的ポテンシャル面 (2016)
  • Author(s): 中嶋 浩之、中辻 博
  • Organizer: シンポジウム「化学反応経路探索のニューフロンティア」
  • Place of Presentation: 京都教育文化センター(京都)
  • Invited