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正確なスピン描像に基づいた縮退系の新規電子状態理論の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K14438
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物理化学
研究機関神戸大学

研究代表者

土持 崇嗣  神戸大学, システム情報学研究科, 講師 (40763933)

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
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード静的電子相関 / 電子状態理論 / スピン射影 / 動的電子相関 / 遷移金属錯体 / 化学結合解離 / 遷移金属化合物 / 量子多体問題 / スピン対称性 / 摂動論 / 結合クラスター / 量子化学 / 理論化学計算 / 多配置波動関数理論 / 多核金属錯体 / 化学物理
研究成果の概要

化学結合の切断が伴う化学反応や、触媒として用いられる遷移金属錯体の定常状態のシミュレーションには、量子もつれによる複雑な電子の動きを取り入れる必要がある。従来のシミュレーション手法ではこれには高いコストが必要であった。
本研究では電子が持つ、スピンについて満たすべき量子力学的な性質を有効に利用することで、量子もつれを低コストに取り扱う新規なアプローチを複数提案した。これらを分子の結合解離曲線やいくつかの遷移金属化合物に適用し、高コストな精密計算と同等の結果を得ることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

太陽光を用いたエネルギー変換技術では触媒反応中心として遷移金属錯体がよく用いられる。本研究の成果として開発された手法は、今まで正確な計算が困難であったこれらの触媒反応機構の解明などに役立つことが期待される。さらにこのような計算から得られる知見によって、触媒の置換基や遷移金属元素を改良した分子設計を行い、新規な化合物を提案することでエネルギー変換効率を向上できるようになると考えられる。

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

    (17件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Second-order perturbation theory with spin-symmetry projected Hartree-Fock2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi, Seiichiro L. Ten-no
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 15 号: 12 ページ: 6688-6702

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.9b00897

    • NAID

      120006954047

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extending spin‐symmetry projected coupled‐cluster to large model spaces using an iterative null‐space projection technique2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi and Seiichiro L. Ten-no
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 40 号: 1 ページ: 265-278

    • DOI

      10.1002/jcc.25587

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orbital-invariant spin-extended approximate coupled-cluster for multi-reference systems2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi and Seiichiro L. Ten-no
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 149 号: 4 ページ: 044109-044109

    • DOI

      10.1063/1.5036542

    • NAID

      120006796536

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Recovering spin-symmetry in classical and quantum computers2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi
    • 学会等名
      Low-scaling and Unconventional Electronic Structure Techniques (LUEST2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 拡張 Koopmans 定理を用いた強相関系におけるイオン化ポテンシャルの計算2019

    • 著者名/発表者名
      土持 崇嗣, 天能精一郎
    • 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] Ionization potentials for multi-reference systems via post-PHF: Extended Koopmans' Theorem2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi, Seiichiro L. Ten-no
    • 学会等名
      9th Molecular Quantum Mechanics Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 強電子相関系のイオン化ポテンシャル2019

    • 著者名/発表者名
      土持 崇嗣, 天能精一郎
    • 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] Second-Order Perturbation Theory with Spin-Projected Hartree-Fock2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi
    • 学会等名
      The ninth conference of the Asia-Pacific Association of Theoretical and Computational Chemists
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 波動関数対称性の破れとエンタングルメント2019

    • 著者名/発表者名
      土持 崇嗣
    • 学会等名
      QIQBセミナー: 量子化学と量子情報・量子生命の接点
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ionization potentials for multireference systems via post-PHF: Extended Koopmans' Theorem2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi and Seiichiro L. Ten-no
    • 学会等名
      9th Molecular Quantum Mechanics Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡張Koopmans定理を用いた強相関系におけるイオン化ポテンシャルの計算2019

    • 著者名/発表者名
      土持崇嗣, 天能精一郎
    • 学会等名
      第22回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 一電子励起演算子を用いた低コストな多配置多状態SCF2018

    • 著者名/発表者名
      土持崇嗣
    • 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] スピン対称性を復元した結合クラスター近似の導出と縮退系への適用2018

    • 著者名/発表者名
      土持崇嗣, 天能精一郎
    • 学会等名
      第21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] Orbital-invariant coupled-cluster theory combined with spin-projection2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi and Seiichiro L. Ten-no
    • 学会等名
      16th International Congress of Quantum Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Progress on development of spin-projected methods into the weakly correlated regime2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi
    • 学会等名
      Low-scaling and Unconventional Electronic Structure Techniques Conference (LUEST) 2018
    • 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] Towards accurate description of weak and strong correlations via spin-projection2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi and Seiichiro Ten-no
    • 学会等名
      The 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
  • [学会発表] Correlated electronic structure methods based on spin-projection for radical systems2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsuchimochi
    • 学会等名
      ACS 254th National Meeting, DC
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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