Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
申請者が構築してきた多成分系量子化学計算手法を高度化させ、エキゾチック分子系の高精度計算のために、全自由度に対する量子化学的第一原理計算手法を構築する。具体的には、多成分系量子化学計算手法の高度化として、量子モンテカルロ法、ガウス展開法、経路積分法をそれぞれ高度化し、全自由度第一原理計算手法を構築する。それにより、エキゾチック分子系の大規模高精度計算として、水素化合物クラスター、陽電子化合物、ミューオニウム化合物に焦点を絞った計算を実現する。申請者の多成分系量子化学計算手法と領域内研究者との有機的な結びつきにより、当該領域の研究推進に貢献する。
エキゾチック分子系の高精度計算を実現するために、本年度も多成分系量子化学計算手法を高度化させる。本年度は、特に以下の研究項目を実現し、当該領域「量子クラスターで読み解く物質の階層構造」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手法の高度化として、量子モンテカルロ法および経路積分法のより効率的な並列プログラムを実装し、全自由度の量子化学シミュレーションの時間短縮をはかった。【研究項目2】 エキゾチック分子系の、陽電子化合物の高精度計算を行った。特に今年度は、[H-;e+;H-]系を計算し、新たな陽電子・電子構造を見出すことができた。具体的には、多成分系CI(MC_CI)計算、多成分系変分モンテカルロ(MC_VMC)計算、多成分系拡散モンテカルロ(MC_DMC)計算を実施した。MC_CI法とMC_VMC法では各間距離が3.5~4.0Å付近で構造が最適化されたが、MC_DMC法では各間距離が0.76Åで最もエネルギーの低い構造がみつかった。これはMC_DMC法を用いることで、電子陽電子の複合体であるポジトロニウム構造を柔軟に表現することができたためと考えられる。また電子と陽電子だけでなく分子振動の励起状態(原子核の量子効果)も含めた計算も行った。次に、ミューオニウム化合物の経路積分計算も行った。さらには、肥山らの内部座標を用いたガウス展開法への拡張を、引き続き実施した。以上の成果を、15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 2021 2020 2019 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (23 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 23 results, Open Access: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results, Invited: 7 results) Remarks (2 results)
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
Volume: 10 Issue: 20 Pages: 12013-12024
10.1039/c9ra09285d
Chemical Physics Letters
Volume: 741 Pages: 137091-137091
10.1016/j.cplett.2020.137091
International Journal of Quantum Chemistry
Volume: 120 Issue: 10
10.1002/qua.26179
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
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
Phys. Rev. A
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
Bulletin of the Chemical Society of Japan
Volume: 93 Issue: 12 Pages: 1558-1563
10.1246/bcsj.20200120
130007955871
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
The Journal of Physical Chemistry A
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