| Project Area | Deuterium Science |
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| Project/Area Number |
20H05739
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兼松 佑典 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (10765936)
宇田川 太郎 岐阜大学, 工学部, 助教 (70509356)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥31,460,000 (Direct Cost: ¥24,200,000、Indirect Cost: ¥7,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000)
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| Keywords | 重水素 / 理論化学 / 量子効果 |
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| Outline of Research at the Start |
一般的な同位体元素と比べると、水素(H)と重水素(D)は質量の違いに加え、プロトン・デューテロンの量子効果の違いが電子状態に大きな影響を及ぼすことが予想される。本申請では、重水素化物質の物性や反応性に関する本当の姿を明らかにするために、Born-Oppenheimer (BO)近似を用いない、つまりnon-BO型の新規量子論の高精度化と大規模化に取り組む。開発手法を用いて、重水素の特性を理解し活用する重水素学の開拓に向けた新概念を創出する。
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| Outline of Final Research Achievements |
To understand the mechanism of stability and reactivity of deuterated compounds, it is necessary to understand the electronic structure changes of deuterated compounds induced by the quantum effect of deuteron. In this study, we developed the new quantum theory, which is non-Born-Oppenheimer type approach, for the deuterated compounds to solve the real behavior of deuterated compounds about their properties and reactivities. Especially, we succeeded the calculations of excited states and some spectroscopic properties to describe the difference of hydrogen and deuterium. In addition, we analyzed the electronic structure, kinetic isotope effect, stability and reactivity in enzyme for deuterated compounds, and found the role of deuterium effect for those.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
2017年の重水素化医薬品の登場に伴い、重水素化物質の研究開発が激化している。しかしながら、重水素化に伴う、化学結合の強化や速度論的同位体効果、種々の物性変化がどのような機構で引き起こされるのか、その詳細は十分に明らかにされていない。本研究ではこれらの課題解決に向けて、従来の量子化学計算手法とは異なるnon-BO型の計算手法を開発した。開発手法のより重水素化物質の本質を捉えることが可能となったことで、今後の重水素化物質の研究開発にも多いに応用でき、研究の効率化や新材料の開拓などに貢献できることが期待である。
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