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分子動力学の量子化

研究課題

研究課題/領域番号 16K05511
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 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関東京大学

研究代表者

高橋 聡  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20456180)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード化学反応動力学 / 量子波束動力学 / 分子動力学 / 半古典力学 / 多体量子動力学
研究成果の概要

本研究課題の当初の目的であった分子動力学の量子化と実在分子系への適用は,数値計算における技術的な障壁によって,期間内に成果を上げることができず,いくつかの一次元モデル系での数値手法の妥当性の確認に留まった.

一方で,分子の自己集合過程の数値的追跡と反応機構の解明に関する研究に着手し,複雑な自己集合反応の化学反応ネットワークを構築と,確率的な手法を用いた反応追跡を通して,実験によって追跡できない,反応初期段階の極短時間スケールの現象や,過渡的に生成する中間種の時間発展の詳細を明らかにし,自己集合過程の理解に対する理論的アプローチの基礎を築いた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,反応速度と反応ネットワークに立脚し,分子自己集合を数理モデルと数値計算を用いて確率的な手法で追跡することで,実験的には追跡不可能な詳細な反応過程に関する知見を導き,実験結果に対する解釈を与えることに成功した.将来的には,反応経路の合理的な設計,速度論的な反応の支配による生成物のコントロールを実現することが可能になる.未知の自己集合の反応過程の予測や制御に対する指針を得ることは,自己集合過程に本質的に存在する指導原理を明らかにすることへの道を切り開くと考えている.

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Navigated self-assembly of a Pd2L4 cage by modulation of an energy landscape under kinetic control2019

    • 著者名/発表者名
      T. Tateishi, S. Takahashi, A. Okazawa, V. Mart-Centelles, J. Wang, T. Kojima, P. Lusby, H. Sato, S. Hiraoka
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 号: 50 ページ: 19669-19676

    • DOI

      10.1021/jacs.9b07779

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bifurcation of Self-assembly Pathways to Sheet or Cage Controlled by Kinetic Template Effect2019

    • 著者名/発表者名
      L. H. Foianesi-Takeshige, S. Takahashi, T. Tateishi, R. Sekine, A. Okazawa, W. Zhu, T. Kojima, K. Harano, E. Nakamura, H. Sato, and S. Hiraoka
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 2 号: 1 ページ: 128-128

    • DOI

      10.1038/s42004-019-0232-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Kinetics Study of Ligand Substitution Reaction on Dinuclear Platinum Complexes: Stochastic Versus Deterministic Approach2019

    • 著者名/発表者名
      T. Iioka, S. Takahashi, Y. Yoshida, Y. Matsumura, S. Hiraoka, and H. Sato
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 40 号: 1 ページ: 281-287

    • DOI

      10.1002/jcc.25588

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Stochastic Model Study on the Self-Assembly Process of a Pd2L4 Cage Consisting of Rigid Ditopic Ligands2019

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi, Y. Sasaki, S. Hiraoka, and H. Sato
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 21 号: 12 ページ: 6341-6347

    • DOI

      10.1039/c8cp06102e

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembly Processes of Octahedron-shaped Pd6L4 Cages2019

    • 著者名/発表者名
      S. Komine, S. Takahashi, T. Kojima, H. Sato, and S. Hiraoka
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: 141 号: 7 ページ: 3178-3186

    • DOI

      10.1021/jacs.8b12890

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Pd3L6二重辺三角形錯体の自己集合過程に影響を及ぼす分子内および分子間反応速度の均衡2019

    • 著者名/発表者名
      高橋 聡,佐々木 悠矢,佐藤 啓文,平岡 秀一
    • 学会等名
      分子科学討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 配位自己集合過程の実時間追跡2019

    • 著者名/発表者名
      高橋 聡,佐々木 悠矢,佐藤 啓文,平岡 秀一
    • 学会等名
      第22回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 確率的アプローチによる配位自己集合反応の実時間追跡2019

    • 著者名/発表者名
      高橋聡,佐々木悠矢,佐藤啓文,平岡 秀一
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Pd2L4かご状錯体自己集合過程の実時間追跡2018

    • 著者名/発表者名
      高橋聡,佐々木悠矢,佐藤啓文,平岡 秀一
    • 学会等名
      分子科学討論会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Beyond semiclassics for heavy particle dynamics in chemical reactions2018

    • 著者名/発表者名
      高橋聡
    • 学会等名
      International symposium: Computational Chemistry in ICCMSE2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 配位空間の幾何学と量子波束ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      高橋聡,高塚和夫
    • 学会等名
      分子科学討論会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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