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化学反応経路網を理解するための新しい数学技法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18723
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分12:解析学、応用数学およびその関連分野
研究機関中部大学

研究代表者

荒井 迅  中部大学, 創発学術院, 教授 (80362432)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード反応経路網 / 同変モース理論 / コンレイ指数 / 計算トポロジー / グラフ理論
研究成果の概要

量子化学における反応ネットワークを可視化し理解するための,数学的なフレームワークの構築を試みた.代表者らにより開発された,多次元尺度法を用いて反応経路のデータを低次元化する手法をさらに改良し,反応経路の軌道のデータを動的にネットワーク内に配置する手法を得た.また,同変モース理論の一般化として,群作用を持つ力学系に対する同変コンレイ指数理論を展開した.これを複素力学系に応用することにより,2次写像やエノン写像などの基本的な複素力学系のジュリア集合の位相的な性質を導き出すことができた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで,研究者の経験と直観によっていた,量子化学計算の可視化に対して,数理的に明確な方法によるアプローチが確立された.これにより,詳細な反応軌道のデータを,化学的にも数学的にも自然にグラフ内に埋め込むことができるようになり,反応自体のより深い理解に繋がるものと期待できる.同変コンレイ指数理論を展開して複素力学系に応用した成果についていうと,この結果は,複素力学系に限定したものではなく,群作用がある力学系に対して一般的に適用できると期待され,対称性のある力学系の分岐理論など,将来のさらなる応用に繋がる可能性を持っている.

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Visualization of the Dynamics Effect: Projection of on-the-Fly Trajectories to the Subspace Spanned by the Static Reaction Path Network2020

    • 著者名/発表者名
      Tsutsumi Takuro, Ono Yuriko, Arai Zin, Taketsugu Tetsuya
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 16 号: 7 ページ: 4029-4037

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.0c00018

    • NAID

      120007044513

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A visualization of the intrinsic reaction coordinate and global reaction route map by classical multidimensional scaling2018

    • 著者名/発表者名
      Takuro Tsutsumi, Yuriko Ono, Zin Arai, Tetsuya Taketsugu
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 14 号: 8 ページ: 4263-4270

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.8b00176

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] On the disconnectedness of the Julia set of the Henon map2023

    • 著者名/発表者名
      Zin Arai
    • 学会等名
      Atelier franco-japonais sur Real and Complex Dynamics of Henon’s map
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Conley index and the topological dimension of hyperbolic Julia sets2023

    • 著者名/発表者名
      Zin Arai
    • 学会等名
      Ergodic Theory, Dyamical Systems, and Climate Sciences
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the disconnectedness of the Julia set of the Henon map2022

    • 著者名/発表者名
      Zin Arai
    • 学会等名
      複素力学系と関連分野
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] On the disconnectedness of the Julia set of the Henon map2022

    • 著者名/発表者名
      Zin Arai
    • 学会等名
      ランダム力学系・非自励力学系研究の展望:理論と応用
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Moduli of stability on the first bifurcation curve of the Henon map2022

    • 著者名/発表者名
      Zin Arai
    • 学会等名
      RIMS Symposium Recent Developments in Dynamical Systems and their Application
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Moduli of stability on the first bifurcation curve of the Henon map2021

    • 著者名/発表者名
      Zin Arai
    • 学会等名
      RIMS Symposium: Recent Developments in Dynamical Systems and their Application
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] On the gradient structure of chemical reactions2019

    • 著者名/発表者名
      荒井迅
    • 学会等名
      RIMS研究集会:力学系・新たな理論と応用に向けて
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 化学反応経路網の幾何学的理解に向けて2018

    • 著者名/発表者名
      荒井迅
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] Web pape of Zin Arai

    • URL

      http://www.isc.chubu.ac.jp/zin_arai/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] Web Page of Zin ARAI

    • URL

      http://www.isc.chubu.ac.jp/zin_arai/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2024-01-30  

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