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解析的高次微分計算法の開発と大規模系への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K14436
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物理化学
研究機関京都大学

研究代表者

西本 佳央  京都大学, 理学研究科, 助教 (20756811)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード計算化学 / 量子化学 / 解析的微分
研究成果の概要

本研究の主目的は、密度汎関数強束縛(DFTB)法を用いた高次解析的微分を実装し、赤外分光スペクトル・非共鳴ラマンスペクトルのシミュレーションを可能にすることである。実際にこれらのシミュレーションを可能にし、さらに長距離補正を加えたLC-DFTB法と呼ばれる手法でのシミュレーションも可能にした。また、LC-DFTB法を用いた励起状態計算や、多参照摂動理論と呼ばれる高精度計算での解析的一次微分の計算を可能にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題で開発した計算手法は、これまで計算できなかった規模でのシミュレーションを可能にする。このため、従来より大きな分子に対して、実験で得られる赤外分光・非共鳴ラマンスペクトルの比較が可能となりうる。
また励起状態計算は、光が関与する化学反応に関わっている。特に蛍光はデバイスのみならず生体系での応用も期待されている。本研究課題で開発した計算手法は、発光や失活機構の解明や分子デザインに役立つ可能性がある。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Locating conical intersections using the quasidegenerate partially and strongly contracted NEVPT2 methods2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishimoto
    • 雑誌名

      Chemical Physics Lestters

      巻: 744 ページ: 137219-137219

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2020.137219

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-Dependent Long-Range-Corrected Density-Functional Tight-Binding Method Combined with the Polarizable Continuum Model2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishimoto
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 123 号: 26 ページ: 5649-5659

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.9b03713

    • NAID

      120006708242

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytic first-order derivatives of partially contracted n-electron valence state second-order perturbation theory (PC-NEVPT2)2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishimoto
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 151 号: 11 ページ: 114103-114103

    • DOI

      10.1063/1.5115819

    • 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
  • [雑誌論文] The FMO-DFTB Method2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishimoto and Stephan Irle
    • 雑誌名

      Recent advances of the fragment molecular orbital method

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Adaptive frozen orbital treatment for the fragment molecular orbital method combined with density-functional tight-binding2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishimoto, D. G. Fedorov
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 148 号: 6 ページ: 064115-064115

    • DOI

      10.1063/1.5012935

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytic hyperpolarizability and polarizability derivative with fractional occupation numbers for large extended systems2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishimoto
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 146 号: 8 ページ: 084101-084101

    • DOI

      10.1063/1.4976551

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 多参照摂動理論(PC-NEVPT2)による解析的勾配の開発2019

    • 著者名/発表者名
      西本 佳央
    • 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] PC-NEVPT2による解析的微分2019

    • 著者名/発表者名
      西本 佳央
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Analytic First-Order derivatives of Partially Contracted N-Electron Valence State Second-Order Perturbation Theory (PC-NEVPT2)2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishimoto
    • 学会等名
      Asia-Pacific Association of Theoretical and Computational Chemists 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 長距離補正時間依存密度汎関数強束縛法を用いた理論開発2019

    • 著者名/発表者名
      西本 佳央
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会 (2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ材料への応用へ向けたフラグメント分子軌道法と密度汎関数強束縛法を用いた理論開発2018

    • 著者名/発表者名
      西本 佳央、フェドロフ ドミトリ
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 時間依存密度汎関数強束縛法を用いた理論開発2018

    • 著者名/発表者名
      西本 佳央
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2018秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 巨大拡張系への応用に向けた小数軌道占有数を用いた解析的三次微分2017

    • 著者名/発表者名
      西本佳央
    • 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] Analytic Hyperpolarizability and Polarizability Derivative with Fractional Occupation Numbers for Large Extended Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishimoto
    • 学会等名
      11th Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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