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静的および動的な超高精度多成分第一原理手法の開発と電子・陽電子ダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J10009
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関横浜市立大学

研究代表者

小山田 隆行  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,320千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード陽電子化合物 / 多成分系第一原理計算 / 電子-陽電子相関 / 電子-陽電子対消滅率 / 電子-陽電子対相対密度関数 / 電子-陽電子接触密度関数 / 陽電子親和力 / 顕に相関したガウス型関数 / 多成分系分子軌道法 / 多成分系子軌道法 / 第一原理計算 / 電子・陽電子相関 / 電子・陽電子密度
研究実績の概要

3年度の主目的は、時間に依存した多成分・多配置分子軌道法を開発し、陽電子対消滅法の要である電子陽電子対消滅機構を動的な視点から解明することである。この対消滅機構を解明するためには、対消滅率や接触密度関数、電子陽電子対分布関数などの高精度評価手法を確立することが必要不可欠である。そこで、本年度は電子・陽電子ダイナミクスの理論構築に取り組みつつ、電子陽電子相関の高精度評価手法の開発と、対消滅率、接触密度関数、電子陽電子対分布関数の評価ルーチンの開発を行い、本研究で開発中の多成分第一原理計算プログラムへ実装した。
まず配置間相互作用(CI)法により、対消滅率と接触密度関数を評価し、平均場(HF)近似と比べ大幅な改善が得られることを確認した。しかしHF法やCI法では、電子陽電子間のカスプの記述が貧しいため、厳密解と比較すると対消滅率の値は、HF法では10%程度、CI法では50%程度と過小評価する結果となった。
そこで、本研究計画にある電子陽電子間距離に顕に依存したガウス型ジェミナル(GTG)関数を用いた多成分第一原理プログラムを開発した。計算においてはGTG相関因子のみならず、電子軌道と陽電子軌道の分子軌道係数を自己無撞着に最適化し、エネルギーとビリアル比の精度を大幅に改善することに成功した。さらにGTG計算において電子陽電子対分布関数を評価した。本研究ではGTG関数を用いているので、厳密には電子陽電子間カスプ条件を満たさないが、GTG相関因子を多項展開とすることで徐々に電子陽電子間のカスプ的挙動が再現されることを確認した。そして対分布関数の原点の値から、対消滅率を算定した結果、厳密解の90%程度の高精度な結果を得ることができた。この他、対分布関数から電子陽電子間距離のn次モーメントを算定し、電子陽電子相関を顕に考慮することで厳密解と比較して良い結果を得た。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Characterization of multielectron dynamics in molecules: A multiconfiguration time-dependent Hartree-Fock picture2014

    • 著者名/発表者名
      Shu Ohmura, Hirohiko Kono, Takayuki Oyamada, Tsuyoshi Kato, Katsunori Nakai, and Shiro Koseki
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 141 号: 11 ページ: 1141051-14

    • DOI

      10.1063/1.4894505

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Orbital Analysis of High Harmonic Generation2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ohmura, T. Oyamada, T. Kato, H. Kono, and S. Koseki
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc. (Proceedings of the 12th Asia Pacific Physics Conference)

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-component molecular orbital study on positron attachment to alkali-metal hydride molecules : nature of chemical bonding and dissociation limits of [LiH ; e^+]2014

    • 著者名/発表者名
      T. Oyamada and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      European Physical Journal D

      巻: 68

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Positron-attachment to nonpolar or small dipole CXY (X, Y=O, S, and Se) molecules : vibrational enhancement of positron affinities with configuration interaction level of multi-comoonent molecular orbital approach2013

    • 著者名/発表者名
      K. Koyanagi, Y. Takeda, T. Ovamada, Y. Kita and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 15 号: 38 ページ: 16208-16213

    • DOI

      10.1039/c3cp52572d

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多成分系第一原理手法による電子-陽電子対消滅率の高精度算定2015

    • 著者名/発表者名
      ○小山田隆行, 立川仁典
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Multi-component ab initio study on positron attachment to weakly polar FH molecule: The role of molecular vibration and the electron-positron correlation2015

    • 著者名/発表者名
      ○Takayuki Oyamada and Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      POSMOL2015
    • 発表場所
      Universidade NOVA de Lisboa, Campus de Campolide, Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2015-07-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of molecular vibration and the electron-positron correlation in positron attachment to weakly polar FH molecule2014

    • 著者名/発表者名
      〇Takayuki Oyamada and Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      The 9th General Meeting of ACCMS-VO
    • 発表場所
      Okinawa Institute of Science and Technology, Graduate University, Okinawa
    • 年月日
      2014-12-20 – 2014-12-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] First-princile calculations of positron-attached polyatomic molecules2014

    • 著者名/発表者名
      Yukiumi Kita, 〇Takayuki Oyamada, and Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design, ISC-QSD2014
    • 発表場所
      Koshiba Hall, University of Tokyo, Tokyo
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多成分系第一原理計算による極性の弱いハロゲン化水素分子への陽電子束縛機構の研究2014

    • 著者名/発表者名
      〇小山田隆行, 立川仁典
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス, 広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ビリアル定理に則した原子のフント第一、第二則の統一的解釈と陽電子吸着機構の研究2014

    • 著者名/発表者名
      〇小山田隆行
    • 学会等名
      第21回みちのく磁性談話会
    • 発表場所
      秋保, 仙台
    • 年月日
      2014-06-07 – 2014-06-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ金属水素化分子への陽電子束縛機構における電子-陽電子相関の役割2013

    • 著者名/発表者名
      小山田隆行, 立川仁典
    • 学会等名
      第16回理論化学討論会
    • 発表場所
      福岡市健康づくりセンター(あいれふ), 福岡
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Multicomponent molecular orbital study on positron attachment to alkali-metal hydride molecules2013

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Oyamada and Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      POSMOL2013
    • 発表場所
      Kanazawa Bunka Hall, Kanazawa, Ishikawa, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical study of a positron-attachment to vibrational excited states for non-polar carbon disulfide molecule2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Takeda, T. Oyamada, Y. Kita, and M. Tachikawa
    • 学会等名
      POSMOL2013
    • 発表場所
      Kanazawa Bunka Hall, Kanazawa, Ishikawa, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 多成分系分子軌道法による極性分子LiHへの陽電子束縛機構の研究2013

    • 著者名/発表者名
      小山田隆行, 立川仁典
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡市健康づくりセンター(あいれふ), 福岡
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Role of electron-positron correlation in positron attachment to LiH2013

    • 著者名/発表者名
      Takavuki Oyamada and Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      The 8th General Meeting of ACCMS-VO
    • 発表場所
      Sakura Hall, Tohoku University, Sendai, Miyagi, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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