2010 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理反応動力学の多角的展開と汎用プログラムの開発
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21350002
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
武次 徹也 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (90280932)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野呂 武司 北海道大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (50125340)
中山 哲 北海道大学, 大学院・理学研究院, 助教 (10422007)
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| Keywords | AIMD / 非断熱遷移 / 励起状態 / 溶媒効果 / 円錐交差 / 水素分子生成 / 解離性再結合反応 / QM/MM |
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| Research Abstract |
本課題では、これまで主としてモデルポテンシャルに基づき進展を遂げてきた動力学の手法に電子状態計算手法を融合させ、モデル系ではなく実在系の反応ダイナミクスをシミュレートする「第一原理反応動力学法」を確立することを目的として研究を進めている。本年度は、非断熱遷移を実装したコードをDNA塩基や色素分子(アゾベンゼン、シトシン、ウラシル、マラカイトグリーン、7アザインドール二量体)の励起ダイナミクスに適用し、そのメカニズムを明らかにした。また、QM/MM法を適用して水酬で起こる水分子の解離性再結合反応のab initio分子動力学(AIMD)シミュレーションを行った。水に放射線を照射すると水分子がイオン化し、ラジカル、分子、イオンが生成する。水分子のイオン化後におきる重要な反応の一つが、水の解離性再結合反応であり、この反応が水素分子生成に関わると考えられているが、詳細については未解明である。本研究では、MM領域の水分子にはSPC/Fポテンシャルを用い、周期境界条件を適用してSA-CASSCF/DzPレベルでAIMDシミュレーションを行った。状態間遷移にはTullyの最少遷移数アルゴリズムを適用し、電子状態計算はMOLPRO2008を用いた。シミュレーションの結果、H_2Oの第3励起状態が水の解離性再結合反応に関与し、100fs程でQMのH_2O^+から近接しているMMのH_2Oへとプロトン移動が起きることが示された。さらにH_2O^+の構造及び溶媒水分子の配向の変化によりH_2O^+のエネルギーが下がり、10fs愈程でH_2Oの励起状態のエネルギーと交差した。この結果は、水の解離性再結合反応がH_2O^+のプロトン移動より速いタイムスケールで起こることを示唆している。ポテンシャル交差点を初期条件としたAIMDの結果、H_2Oは、OH+HあるいはO+2Hへと解離することが示された。
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Research Products
(29 results)
