Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
材料中の水素が示す高次水素機能の発現機構解明および高精度予測のために、申請者が構築してきた量子化学計算手法を高度化させ、領域内での実験グループとの密な議論に基づきこの課題に挑戦する。具体的には、多成分系量子化学計算手法の高度化として、階層的手法や、効率的サンプリング手法等の導入を行う。それにより、低障壁水素結合に着目した高次水素機能の発現機構解明および高精度予測に向け、 分子性結晶や表面化学、さらには生体超分子に焦点を絞った大規模計算を実現する。
高次水素機能の発現機構解明および高精度予測を目指し、多成分系量子化学計算手法を高度化し、低障壁水素結合に着目した大規模計算を実現することを目標とする。この2年間で以下の研究項目を実現し、当該領域「ハイドロジェノミクス」の研究推進に貢献した。研究項目1.多成分系量子化学計算システムに、拡張型ONIOM法を開発・実装し、実構造に近い計算を可能とした。具体的には、平面波基底と局在化基底の利点を組み合わせた「Combined Plane wave and Localized Basis-sets (CPLB)法」を開発し、金属表面上の局所的な高精度計算の可能性を示した。また、金属表面での構造緩和を取り込むために、CPLB法の枠組みにおいて構造最適化プログラムを実装した。本研究では吉信らのRh(111)に対するC6H12/C6D12吸着のH/D同位体効果の発現機構の解明に向け、CH4/CD4を例にとり吸着特性についての解析を行った。その結果、C-Rh(111)表面間距離はCD4の方が0.009Å長くなり、吉信らの吸着距離に対する実験報告と同様の傾向を示すことに成功した。研究項目2.低障壁水素結合(LBHB)に着目した高次水素機能の発現機構解明および高精度予測にむけた大規模計算を実現した。森らの開発したLBHBを有するH3(Cat-EDT-TTF)2、およびその重水素置換化体に対する計算を実現し、さらには静電場を印加した計算を実現した。以上の成果により第4回(2019年度)分子科学国際学術賞を受賞すると共に、10報の査読付き国際誌に報告した。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 2019 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (36 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Peer Reviewed: 36 results, Open Access: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results, Invited: 9 results) Remarks (2 results) Funded Workshop (1 results)
Chemical Physics Letters
Volume: 787 Pages: 139263-139263
10.1016/j.cplett.2021.139263
The Journal of Physical Chemistry A
Volume: 126 Issue: 1 Pages: 155-163
10.1021/acs.jpca.1c08514
Chemical Physics
Volume: 553 Pages: 111381-111381
10.1016/j.chemphys.2021.111381
Physical Review A
Volume: 105 Issue: 1 Pages: 012814-012814
10.1103/physreva.105.012814
Computational and Theoretical Chemistry
Volume: 1208 Pages: 113542-113542
10.1016/j.comptc.2021.113542
RSC Advances
Volume: 11 Issue: 17 Pages: 10253-10257
10.1039/d0ra10796d
Molecular Catalysis
Volume: 504 Pages: 111486-111486
10.1016/j.mcat.2021.111486
Bulletin of the Chemical Society of Japan
Volume: 94 Issue: 7 Pages: 1954-1962
10.1246/bcsj.20210083
130008076866
Physical Chemistry Chemical Physics
Volume: 23 Issue: 38 Pages: 21512-21520
10.1039/d1cp02808a
Volume: 23 Issue: 37 Pages: 21078-21086
10.1039/d1cp02047a
Applied Surface Science
Volume: 561 Pages: 150100-150100
10.1016/j.apsusc.2021.150100
Few-Body Systems
Volume: 62 Issue: 3 Pages: 48-53
10.1007/s00601-021-01636-x
ACS Omega
Volume: 6 Issue: 44 Pages: 29449-29458
10.1021/acsomega.1c03409
Volume: 62 Issue: 4 Pages: 96-102
10.1007/s00601-021-01689-y
Phys. Rev. A
Volume: 104 Issue: 6
10.1103/physreva.104.062807
The European Physical Journal D
Volume: 74 Issue: 5 Pages: 1-8
10.1140/epjd/e2020-100538-3
Chemistry Letters
Volume: 49 Issue: 6 Pages: 745-748
10.1246/cl.200198
130007852141
The Journal of Physical Chemistry C
Volume: 124 Issue: 29 Pages: 16149-16158
10.1021/acs.jpcc.0c02416
J. Comp. Chem.
Volume: 41 Issue: 17 Pages: 1576-1585
10.1002/jcc.26200
International Journal of Quantum Chemistry
Volume: 120 Issue: 16
10.1002/qua.26275
Organic Letters
Volume: 22 Issue: 24 Pages: 9439-9443
10.1021/acs.orglett.0c03351
Int. J. Quantum Chem.
Volume: 120 Issue: 22
10.1002/qua.26376
Volume: 102 Issue: 5
10.1103/physreva.102.052830
The Journal of Chemical Physics
Volume: 153 Issue: 22 Pages: 224305-224305
10.1063/5.0022673
Volume: 93 Issue: 12 Pages: 1558-1563
10.1246/bcsj.20200120
130007955871
Volume: 10 Issue: 20 Pages: 12013-12024
10.1039/c9ra09285d
Volume: 741 Pages: 137091-137091
10.1016/j.cplett.2020.137091
Volume: 120 Issue: 10
10.1002/qua.26179
Comp. Theo. Chem.
Volume: 1147 Pages: 1-7
10.1016/j.comptc.2018.11.013
J. Phys. Chem. A
Volume: 123 Issue: 6 Pages: 1217-1224
10.1021/acs.jpca.8b11653
Volume: 92 Issue: 3 Pages: 592-599
10.1246/bcsj.20180308
130007611380
The Journal of Physical Chemistry B
Volume: 123 Issue: 24 Pages: 5176-5180
10.1021/acs.jpcb.9b02156
Eur. Phys. J. D
Volume: 73 Issue: 8 Pages: 1621-10
10.1140/epjd/e2019-100147-y
Volume: 123 Issue: 37 Pages: 7950-7955
10.1021/acs.jpca.9b04407
Communications Chemistry
Volume: 2 Issue: 1 Pages: 1-8
10.1038/s42004-019-0242-0
ACS Applied Materials & Interfaces
Volume: 12 Issue: 2 Pages: 2878-2883
10.1021/acsami.9b18784
http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~tachi/index.html