2014 Fiscal Year Annual Research Report
凝縮相励起状態ダイナミクスの新規な反応シミュレーション手法の開発
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24550022
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山本 武志 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30397583)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 溶液反応 / 自由エネルギー / 励起状態 / 統計力学 / 電子状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
溶液中における光化学反応やそれに伴う励起状態ダイナミクスを調べるための新しいシミュレーション手法の研究を行なった。凝縮相の光励起反応を調べる理論的方法としていわゆるQM/MM法(反応系の電子状態を量子力学的に扱い、環境を分子力場で扱う方法)があるが、実際の応用で2つの問題が生じる事が知られている。一つは電子状態理論の計算精度とコストの兼ね合いの問題であり、もう一つは統計サンプリングの問題である（実験結果と比較するためには多数のトラジェクトリに対して統計平均を行う必要があるが、高精度の電子状態理論を用いて統計平均を取るのは計算負荷が高い）。本研究ではこの問題に対処するため次の3つの方法を研究した: (1)溶液などのMM環境の応答を動的平均場近似で扱うことで、電子状態計算の回数を出来るだけ減らすための方法(反応系と環境のカップリングに対する時間依存ハートリー近似)。(2) 励起状態から基底状態に復帰する電子緩和のダイナミクスを出来るだけ少ない計算量で追跡するための近似的方法(状態チェインの方法を 非断熱過程に拡張する試み)。(3)溶液中の非断熱電子移動反応を反応系の構造と溶媒の静電場を集団座標に取って記述するQM/MM法の研究。最終年度は特に、MM静電場を拘束したQM/MM自由エネルギーを計算するためのプログラムを実装し、その統計収束の振る舞いを調べるとともに、プロトンと電子が共役して起こる反応系に適用するための研究を行った。
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Research Products
(2 results)
