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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Theory of chemical binding in beyond-Born-Oppenheimer chemistry and its applications to complex molecular systems

Research Project

Project/Area Number 20H00373
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

高塚 和夫  京都大学, 福井謙一記念研究センター, 研究員 (70154797)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords実時間電子ダイナミクス / 電子・スピン流化学 / 非断熱遷移動力学 / 励起状態動力学 / 超高速化学反応 / 一般化学結合論 / 一般化学反応理論
Outline of Annual Research Achievements

化学領域「超ボルン・オッペンハイマー化学」、あるいは「非断熱電子動力学理論」で支配される領域の基礎理論をより一般的に定式化し、原子核の動きと同期して電子波動関数が実時間変動する様子を直接観る方法論を開拓し、新たな結合論、反応論、電子状態論に関する化学概念の深化と応用を目的として研究を行ってきた。最終年度の研究で、従来の化学理論を超える、高いエネルギー領域の励起分子における電子状態や化学結合などにおいて、全く新しい研究分野の開拓に至ったと自負している。本年度に特化していえば、(1)非断熱電子混合状態の集団変数分解の開発と応用、(2)ヒルベルト空間上において拡散状態で時間発展する電子状態の分子電子量子カオスとしての最初の同定とその化学的意義の解明、(3)高励起状態における巨大な電子揺らぎから発生する電子・電子エネルギー流とそれにもかかわらず分子を支える化学結合の解明、(4)分子内電子状態の音表現(sonification)の初めての提案、(5)ラジカル反応のスピンカレントにより初めての解析、など理論化学の可能性を大きく発展させる成果を上げることができた。4年の研究期間全体における研究成果の詳細は最終報告書にて記述するが、本年度も大きな成果を挙げて本課題研究を締め括ることができた。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Geometrical decomposition of nonadiabatic interactions to collective coordinates in many-dimensional and many-state mixed fast?slow dynamics2024

    • Author(s)
      Takatsuka Kazuo
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 160 Pages: 044112

    • DOI

      10.1063/5.0186816

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sonification of molecular electronic energy density and its dynamics2024

    • Author(s)
      Arasaki Yasuki、Takatsuka Kazuo
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 14 Pages: 9099~9108

    • DOI

      10.1039/d4ra00999a

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantum Chaos in the Dynamics of Molecules2023

    • Author(s)
      Takatsuka Kazuo
    • Journal Title

      Entropy

      Volume: 25 Pages: 63

    • DOI

      10.3390/e25010063

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electronic-state chaos, intramolecular electronic energy redistribution, and chemical bonding in persisting multidimensional nonadiabatic systems2023

    • Author(s)
      Takatsuka Kazuo、Arasaki Yasuki
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 159 Pages: 074110

    • DOI

      10.1063/5.0159178

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Schr?dinger dynamics in length-scale hierarchy: from spatial rescaling to Huygens-like proliferation of Gaussian wavepackets2023

    • Author(s)
      Takatsuka Kazuo
    • Journal Title

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      Volume: 56 Pages: 445302

    • DOI

      10.1088/1751-8121/acfe63

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Nature of Chemical Bonds in Excited States2023

    • Author(s)
      Kazuo Takatsuka
    • Organizer
      APATCC-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Persisting multiple multi-dimensional nonadiabatic interactions in densely quasi-degenerate excited states2023

    • Author(s)
      Kazuo Takatsuka
    • Organizer
      TACC2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ラジカル反応における電子ダイナミクスと スピンフラックス2023

    • Author(s)
      花崎 浩太、高塚 和夫
    • Organizer
      理論化学討論会2023
  • [Presentation] 励起状態の化学結合論2023

    • Author(s)
      高塚和夫、新崎康樹
    • Organizer
      理論化学討論会2023
  • [Presentation] 励起状態ボロンクラスターの巨大電子揺らぎと化学結合2023

    • Author(s)
      高塚和夫、新崎康樹
    • Organizer
      分子科学討論会2023

URL: 

Published: 2024-12-25  

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