2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of multicomponent quantum chemistry methods for accurate prediction and elucidation of hydrogen-functional mechanism
Publicly Offered Research
| Project Area | HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions |
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| Project/Area Number |
19H05063
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
立川 仁典 横浜市立大学, データサイエンス学部, 教授 (00267410)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多成分系量子化学手法 / 量子水素 / H/D同位体効果 / 低障壁水素結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高次水素機能の発現機構解明および高精度予測を目指し、多成分系量子化学計算手法を高度化し、低障壁水素結合に着目した大規模計算を実現することを目標とする。この２年間で以下の研究項目を実現し、当該領域「ハイドロジェノミクス」の研究推進に貢献した。
研究項目１．多成分系量子化学計算システムに、拡張型ONIOM法を開発・実装し、実構造に近い計算を可能とした。具体的には、平面波基底と局在化基底の利点を組み合わせた「Combined Plane wave and Localized Basis-sets (CPLB)法」を開発し、金属表面上の局所的な高精度計算の可能性を示した。また、金属表面での構造緩和を取り込むために、CPLB法の枠組みにおいて構造最適化プログラムを実装した。本研究では吉信らのRh(111)に対するC6H12/C6D12吸着のH/D同位体効果の発現機構の解明に向け、CH4/CD4を例にとり吸着特性についての解析を行った。その結果、C-Rh(111)表面間距離はCD4の方が0.009Å長くなり、吉信らの吸着距離に対する実験報告と同様の傾向を示すことに成功した。
研究項目２．低障壁水素結合(LBHB)に着目した高次水素機能の発現機構解明および高精度予測にむけた大規模計算を実現した。森らの開発したLBHBを有するH3(Cat-EDT-TTF)2、およびその重水素置換化体に対する計算を実現し、さらには静電場を印加した計算を実現した。
以上の成果により第4回（2019年度）分子科学国際学術賞を受賞すると共に、１０報の査読付き国際誌に報告した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(33 results)
