2015 Fiscal Year Annual Research Report
電荷分離，プロトン移動，電子伝達，巨大電子状態揺らぎの非断熱電子化学
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15H05752
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高塚 和夫 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (70154797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 聡 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20456180)
山下 雄史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (50615622)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子ダイナミクス / 非断熱遷移 / プロトン移動 / 電子移動 / 励起状態動力学 / 超高速化学反応 / レーザー化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は，ＢＯ近似の枠組み外の非断熱電子動力学理論を構築してきた．具体的には，「原子核とkinematicに結合して運動する電子波束と，分岐しながら電子波動を運ぶ原子核の運動」の理論である．本課題研究では，それを元に，従来の方法や考え方では解決できない基本的な問題（非断熱電子動力学）に挑戦するため，方法論とその応用方法の両面において，根本的なアプローチが必要となっている．その発展と応用にかんして，以下の成果が上がっている：
光合成の初期過程における水分子の分解の動力学過程については，プロトンと電子の分離による電荷分離の基本的な動力学的メカニズムの解明を終え，論文として発表した．更に，水の分解の全サイクルの分子論的メカニズムの解明に向けて進行している．（第一報公表済）
分子科学の最も基礎的な電子過程であるイオン化現象は，それ自体興味深いだけではなく，様々な測定過程に使われる点で，物理化学の根幹をなしている．しかしながら，多原子分子においては，強いレーザー場による多光子励起過程からのイオン化を扱う電子動力学理論が存在せず，難問中の難問として残されている．本課題では，電子動力学の方法でこの問題にアルゴリズム的な解決を与え，プログラムの作成を終え，実算を通して，アト秒科学などへの大きな貢献をすべく応用研究へと進んでいる．(公表準備中)
超高縮重電子状態が非断熱結合して，巨大な電子揺らぎを起こす例としてボロンクラスターの高い励起状態を選び，その基礎的な性質の解明を行った．これは新たな化学領域を開く可能性がある．（論文として受理済み）
分子の非断熱科学の一環として，定常レーザー場による電荷移動型分子の異常誘導輻射や新たな量子閉じ込め現象を発見した．いずれも，論文として発表したが，さらに新たな現象の解明に向けて進行している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画した研究に関わる基礎理論や基本的アイデアにおいて，かなりよく進んでいる．一方，本研究に参画できる研究員1名の採用が遅れている．本研究が従来の理論化学の古典的な枠組みから外に出ているため，後継者養成という意味で人材確保が難しく，この状況はある程度想定していた．今後，早い機会に研究員の採用を行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には，現状でかなり研究が進行しており，世界的に見ても極めてユニークかつ最先端の研究が進行している．今後はさらに，非断熱電子動力学と分子動力学法を結合させ，生体内における電子・プロトン移動や酸化還元反応の研究を開拓する．ただし考え方や理論の枠組みの検討はかなり進んでいるが，電子状態理論，ダイナミクス，ＭＤ，計算化学に明るく生体内化学反応に関心のある研究員の採用が急務で，鋭意進めたいと考えている．
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Research Products
(16 results)
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[Presentation] 経路と波動と量子位相2015
Author(s)
高塚和夫
Organizer
SRPS2015
Place of Presentation
品川区立総合区民会館（東京都，品川区）
Year and Date
2015-09-15 – 2015-09-15
Invited
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