Development on quantum multicomponent theories and these application to protonics and positronics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01945
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Tachikawa Masanori 横浜市立大学, データサイエンス学部, 教授 (00267410)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 量子多成分系理論 / 量子水素 / 陽電子化合物 / ミューオニウム化合物 / 生体超分子

Outline of Final Research Achievements

We developed quantum multi-component molecular theories, such as multi-component molecular orbital, density functional theory, quantum Monte Carlo, and ab initio path integral methods, to include the nuclear quantum effect, positronic or muonic quantum ones. In this project, we have improved our quantum multi-component molecular theories for multi-level computation. We have calculated some quantum hydrogen systems and positronic compounds by our improved quantum multi-component molecular theories.

Free Research Field

理論化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の量子化学計算においては、原子核を固定された点電荷として扱っていたが、この手法だけでは原子核自身の波動性を取り込むことはできなかった。そこで申請者らは、より実在系に近い理論計算実現のために、量子多成分系分子理論を独自に開発し、核の量子効果や陽電子も含めた高精度・大規模計算を実現した。それにより、水素・陽子が関わるプロトニクスや陽電子が関わるポジトロ二クスといった技術に対して、基盤的情報を与えることに成功した。今後、プロトントンネリングや、非破壊測定として用いられる陽電子プローブへの応用が強く期待される。