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分子内トンネル現象における逆同位体効果の解析に向けた半古典的経路積分法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05663
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
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

河津 励  国立研究開発法人理化学研究所, 情報システム本部, 特別研究員 (00447913)

研究協力者 立川 仁典  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード原子核量子効果 / 経路積分法 / 経路積分分子動力学法 / 第一原理分子動力学法 / フラーレン / 水素内包フラーレン / 核磁気遮蔽 / トンネル効果 / 半古典近似 / 量子化学 / 分子動力学 / 原子核トンネル効果 / 非調和ポテンシャル / 半古典的経路積分法
研究成果の概要

最終的な目的プログラムの開発までには至らなかったが、第一原理経路積分分子動力学法のプログラムの改良を行い、応用を兼ねた実証計算を行った。大規模並列計算の検証を兼ねて行った水素内包C60フラーレンの全原子計算では、原子核量子効果による分子振動がC60フラーレンの内部磁場に影響を与えていることを初めて示した。また、水素結合複合分子系に関する研究を行っており、この成果についても発表準備を行っている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水素内包C60フラーレンにおいて、ケージであるC60フラーレンの量子振動が、その電子状態エネルギーを通して内部磁場に影響を与えることをこの研究で初めて示した。C60フラーレンの化合物は有機薄膜太陽電池等の有機電子デバイスの材料として着目されており、そのようなデバイスにおいて、電子状態エネルギーは重要であり、本研究は、将来的にそのようなデバイスデザインに対しての、一つの指標となりうるものだと考えている。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017 2016

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

  • [雑誌論文] Quantum fluctuations of a fullerene cage modulate its internal magnetic environment2018

    • 著者名/発表者名
      Kawatsu Tsutomu、Tachikawa Masanori
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 3 ページ: 1673-1684

    • DOI

      10.1039/c7cp06401b

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] C60 フラーレンの量子揺らぎによる内部磁場環境への寄与2017

    • 著者名/発表者名
      河津 励、立川仁典
    • 学会等名
      第20回理論化学討論会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-05-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] C60フラーレンの量子揺らぎによる内部磁場環境への寄与2017

    • 著者名/発表者名
      河津励、立川仁典
    • 学会等名
      第20回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum fluctuations of fullerene’s internal magnetic environment2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kawatsu, M. Tachikawa
    • 学会等名
      2017 Joint Japan-Thai-Vietnam Workshop on Theoretical and Computational Chemistry
    • 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] H2/HD@C60フラーレンにおけるNMR核磁気遮蔽定数の計算2016

    • 著者名/発表者名
      河津 励、立川仁典
    • 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

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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