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2009 Fiscal Year Annual Research Report

プロトン結合電子移動反応の実時間解析:量子キュミュラント動力学法

Research Project

Project/Area Number 20750004
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

重田 育照  University of Hyogo, 大学院・生命理学研究科, 特任准教授 (80376483)

Keywords量子効果 / キュミュラント動力学 / 電子移動反応 / プロトン移動反応 / 量子ゆらぎ / 熱ゆらぎ / 協同効果 / 同位体効果
Research Abstract

プロトンはその軽さ故に量子効果が最も効く原子であり、最も同位体の質量比が大きな原子でもある。同位体効果は核の量子効果、つまり「粒子性と波動性」の2重性を適切に取り扱うことで理解される。分子はゼロ温度においても静止しておらず、零点振動をしている。これは最も基本的な量子力学的効果である。しかし、動的な現象を解析するために現在広く行われている分子動力学計算では、核の運動は古典力学を用いて記述しているため、核の量子効果については範疇外であり、FTIRやラマン等の振動分光で捉えられる分子内振動すら適切に取り扱う事は出来ない。これまで我々は、準量子キュミュラント動力学法を提唱した。静的な理論として、量子論的な拡張変数を導入した、ポテンシャル超曲面解析による量子トンネル経路の探索や、基準振動解析の確立、また動的な理論として、核酸塩基対の水素結合における軽水素と重水素置換体の動力学的安定性(量子動的同位体効果)を解析する方法論を確立してきた。平成21年度は人工核酸塩基の安定性解析(Matsui, J. Phys. Chem. B 113, 2790(2009)等)、核酸誘導体の溶液内電子移動反応解析を行った。その成果は文部科学大臣表彰若手科学者賞を受賞するなど、化学の分野で注目された。

  • Research Products

    (11 results)

All 2010 2009

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Effects of Mercury (II) on Structural Properties, Electronic Structure and UV Absorption Spectra of Thymine-Mercury (II)-Thymine Nucleobase Pair Containing Duplex2010

    • Author(s)
      H.Miyachi, T.Matsui, Y.Shigeta, K.Hirao
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics 12

      Pages: 909-917

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular theory including quantum effects and thermal fluctuations2009

    • Author(s)
      Y.Shigeta
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan (Award Accounts) 82

      Pages: 1323-1340

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sequence-dependent proton-transfer reaction in stacked GC pair II : Theorigin of stabilities of proton-transfer products2009

    • Author(s)
      T.Matsui, T.Sato, Y.Shigeta, K.Hirao
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B 113

      Pages: 12790-12795

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sequence dependent proton-transfer reaction in stacked GC pair I : The possibility of proton-transfer reactions2009

    • Author(s)
      T.Matsui, T.Sato, Y.Shigeta
    • Journal Title

      International Journal of Quantum Chemistry 109

      Pages: 2168-2177

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Structural Stability of Artificial DNA : Theoretical Study2010

    • Author(s)
      Y.Shigeta
    • Organizer
      第4回ACCMS-VO国際会議
    • Place of Presentation
      東北大学・仙台
    • Year and Date
      2010-01-17
  • [Presentation] 金属蛋白質の触媒反応の理論解析2009

    • Author(s)
      重田育照、神谷克政
    • Organizer
      第47回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      徳島文理大学・アスティとくしま
    • Year and Date
      2009-10-31
  • [Presentation] Energetics at an entrance part of proton transfer pathway2009

    • Author(s)
      Y.Shigeta
    • Organizer
      3rd. International Conference of Computational Science
    • Place of Presentation
      Bali, Indonesia
    • Year and Date
      2009-10-28
  • [Presentation] Electron conduction of metal containing artificial DNA2009

    • Author(s)
      Y.Shigeta, T.Matsui
    • Organizer
      International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering 2009
    • Place of Presentation
      Rhodes, Greece
    • Year and Date
      2009-10-02
  • [Presentation] Side-on型配位遷移金属錯体の反応解析2009

    • Author(s)
      重田育照、宮地秀明
    • Organizer
      第104回触媒討論会
    • Place of Presentation
      シーガイヤ・宮崎大学
    • Year and Date
      2009-09-28
  • [Presentation] Energy Compensation Mechanism for Protonation States of a Asp-His Pair at entrance of D pathway in Cytochrome c Oxidase2009

    • Author(s)
      Y.Shigeta, K.Kamiya
    • Organizer
      International Meeting of Metalloprotein Functions
    • Place of Presentation
      University of Hyogo
    • Year and Date
      2009-07-31
  • [Book] Quantum Theory in Terms of Cumulant Variables Advances in the Theory of Atomic and Molecular Systems, Conceptual and Computational Advances in Quantum Chemistry, chapter 21.2009

    • Author(s)
      Y.Shigeta, H.Miyachi, T.Matsui, N.Yokoyama, K.Hirao
    • Total Pages
      31
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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