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全原子を量子論で取り扱う凝縮系化学反応動力学理論の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K05375
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関埼玉大学

研究代表者

高柳 敏幸  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (90354894)

研究協力者 志賀 基之  日本原子力研究開発機構
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード反応動力学 / 核量子効果 / ポテンシャルエネルギー曲面 / ヘリウムクラスター / 量子波束 / 非断熱遷移 / 量子効果 / 量子ダイナミクス / リングポリマー分子動力学法
研究成果の概要

本研究では、すべての原子の運動を量子論に基づいて取り扱う新しい反応動力学理論の構築と計算コードの開発を目指した。経路積分分子動力学理論を基にしたリングポリマー分子動力学法と波束の時間発展法を組み合わせることで、新しい動力学計算方法を開発した。開発した方法を、比較的簡単な量子系である極低温ヘリウムクラスター中の銀原子光励起ダイナミクスに適用した。実験では、光励起した銀原子がクラスターから飛び出てくることが見出されているが、我々はその詳細な機構を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 3件、 査読あり 13件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] UC Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Free University of Berlin(Germany)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Photoexcited Ag ejection from a low-temperature He cluster: a simulation study by nonadiabatic Ehrenfest ring-polymer molecular dynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Seki Yusuke、Takayanagi Toshiyuki、Shiga Motoyuki
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 19 号: 21 ページ: 13798-13806

    • DOI

      10.1039/c7cp00888k

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effects of water microsolvation on the C2O4- <-> CO2 CO2- core switching reaction: perspective from exploration of pathways on the potential energy surfaces of small [(CO2)2(H2O)n]- (n = 1 and 2) clusters2017

    • 著者名/発表者名
      Manami Kondo, Toshiyuki Takayanagi,
    • 雑誌名

      Computational and Theoretical Chemistry

      巻: 1105 ページ: 61-68

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2017.02.020

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum dynamics study on the binding of a positron to vibrationally excited states of hydrogen cyanide molecule2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Takayanagi, Kento Suzuki, Takahiko Yoshida, Yukiumi Kita, Masanori Tachikawa
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 675 ページ: 118-123

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2017.03.025

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical analyses of the time-resolved nuclear dynamics of the transition state for the 1,3,5,7-cyclooctatetraene unimolecular reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Tokizaki, Takahiko Yoshida, Toshiyuki Takayanagi
    • 雑誌名

      Computational and Theoretical Chemistry

      巻: 1112 ページ: 20-26

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2017.04.010

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ミュオニウム化学反応の新展開2016

    • 著者名/発表者名
      高柳敏幸,吉田崇彦
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 15 号: 5 ページ: 119-123

    • DOI

      10.2477/jccj.2016-0006

    • NAID

      130005310480

    • ISSN
      1347-1767, 1347-3824
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of temperature and isotopic substitution on electron attachment dynamics of guanine-cytosine base pair: Ring-polymer and classical molecular dynamics simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Minoshima, Yusuke Seki, Toshiyuki Takayanagi, Motoyuki Shiga
    • 雑誌名

      Chemical Physics

      巻: 472 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2016.02.019

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum chemical study of dissociative electron attachment to D-ribose and D-fructose2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Fujita, Manami Kondo, Toshiyuki Takayanagi
    • 雑誌名

      Computational and Theoretical Chemistry

      巻: 1075 ページ: 70-76

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2015.11.011

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum transition state dynamics of the cyclooctatetraene unimolecular reaction on ab initio potential energy surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Tokizaki, Takahiko Yoshida, Toshiyuki Takayanagi
    • 雑誌名

      Chemical Physics

      巻: 469-470 ページ: 97-104

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2016.02.005

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of dipole- and valence bound anions in iodide-adenine binary complexes: A time-resolved photoelectron imaging and quantum mechanical investigation2015

    • 著者名/発表者名
      Anne B. Stephansen, Sarah B. King, Yuki Yokoi, Yusuke Minoshima, Wei-Li Li, Alice Kunin, Toshiyuki Takayanagi, Daniel M. Neumark
    • 雑誌名

      THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS

      巻: 143 号: 10

    • DOI

      10.1063/1.4929995

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron accommodation dynamics in the DNA base thymine2015

    • 著者名/発表者名
      Sarah B. King, Anne B. Stephansen, Yuki Yokoi, Margaret A. Yandell, Alice Kunin, Toshiyuki Takayanagi, Daniel M. Neumark
    • 雑誌名

      THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS

      巻: 143 号: 2

    • DOI

      10.1063/1.4923343

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] From photoelectron detachment spectra of BrHBr-, BrDBr- and IHI-, IDI- to vibrational bonding of BrMuBr and IMuI2015

    • 著者名/発表者名
      Joern Manz, Kazuma Sato, Toshiyuki Takayanagi, Takahiko Yoshida
    • 雑誌名

      THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS

      巻: 142 号: 16

    • DOI

      10.1063/1.4918980

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical analysis of the transition-state spectrum of the cyclooctatetraene unimolecular reaction: Three degree-of-freedom model calculations2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Yoshida, Chihiro Tokizaki, Toshiyuki Takayanagi
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 634 ページ: 134-139

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.06.018

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles simulations of transition state spectra of the I + HI and I + DI reactions and vibrational bonding in IMuI2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Yoshida, Kazuma Sato, Toshiyuki Takayanagi
    • 雑誌名

      Chemical Physics

      巻: 457 ページ: 51-56

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2015.05.019

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical analyses of transition state spectra of chemical reactions2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Takayanagi
    • 学会等名
      BIT's 5th Annual Conference of AnalytiX-2017
    • 発表場所
      ヒルトン福岡シーホーク(福岡県,福岡市)
    • 年月日
      2017-03-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Dynamics Simulations of Atoms and Molecules Embeded in Low-temperature Helium Clusters2017

    • 著者名/発表者名
      T. Takayanagi
    • 学会等名
      BIT’s 1st Annual Conference of Quantum World (CQW2017) Changsha (China)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum dynamics study on electron attachment to molecules and clusters2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Takayanagi
    • 学会等名
      EMN Meeting on Computation and Theory Energy Materials Nanotechnology
    • 発表場所
      Las Vegas,NV USA
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] HDO分子の解離性電子付着過程におけるOH/OD結合解離の選択性についての理論研究2016

    • 著者名/発表者名
      吉田崇彦, 高柳敏幸
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸ファッションマート(兵庫県,神戸市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical analyses of transition state spectroscopy of chemical reactions:on the relation between transition state structure and quantum resonance2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Takayanagi
    • 学会等名
      Resonance and Non-Hermitian Quantum Mechanics 2016
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府,吹田市)
    • 年月日
      2016-08-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Molecular Dynamics Simulations of Excess Electron Attachment to Biomolecules2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Takayanagi
    • 学会等名
      the 2nd DEA Club meeting
    • 発表場所
      Mumbai, India
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transition-state spectra of the X + HX/X + DX reactions and vibrational bonding of XMuX (X = Br, I)2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Takayanagi
    • 学会等名
      13th International Workshop on Quantum Reactive Scattering
    • 発表場所
      Salamanca, Spain
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Semiclassical dynamics of electron attachment to guanine-cytosine base pair2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Minoshim, Tomohiro Honda, Yuki Yokoi, Toshiyuki Takayanagi, Motoyuki Shiga
    • 学会等名
      31st Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear quantum effects in tritium diffusion in α-iron2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Takayanagi
    • 学会等名
      International workshop on Models and Data for Plasma-Material Interaction in Fusion Devices
    • 発表場所
      Marseille, France
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extreme quantum isotope effects in muonium/muon chemical reactions2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Takayanagi
    • 学会等名
      EMN Meeting on Quantum Technology
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-04-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-01-24  

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