パノスコピック形態制御希土類系物質における4f電子状態の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 20900137
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 舘脇 洋 名古屋市立大学, 大学院システム自然科学研究科, 教授 (20002115)
• 研究分担者: 三好 永作 九州大学, 大学院総合理工学研究院, 教授 (70148914)
• 研究期間 (年度): 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• キーワード: 4成分相対論 / 変分崩壊 / 基底関数 / 重原子2電子系 / 電子相関 / 4f電子系 / スペクトル / 遷移確率 / 2原子フッ化ランタナイド / Hartree-Fock法 / CI法 / CASCI法 / 摂動法 / 2成分相対論的モデル内殻ポテンシャル / エネルギー勾配計算 / 3フッ化ランタナイド / トライポード / Dirac-Fock-Roothaan(DRR)計算 / CAS-CI計 / 遷移モーメント / GdF / 2成分相対論 / 機能分子トライポード / 3フッ化ランタニド分子

研究成果の概要

本研究では4成分相対論を使用して4f電子を含む原子や分子の電子状態を明らかにすること、大きな系を解くには計算の簡略化が必要となるが、信頼に足る4f電子系model core potential (MCP)法の開発である。4成分相対論では変分崩壊、そして大成分偏重に基づくエラーが問題となる。当研究で変分崩壊の無い基底関数が全原子に対して開発され、さらに十分の精度を持つが実用に足る大きさの基底関数も開発された。またHeと等電子系の重イオンの電子相関エネルギーが計算され、非相対論のそれとは異なること、負のエネルギーをもつ状態からの寄与が無視できないことが示された。全一フッ化ランタノイドLaF～LuFの基底状態がDirac-Fock-Roothaan法で求められ、基底状態のf電子配置が明らかにされた。CASCI法、MCQDPT2法等を使用しLaF、CeF、GdF等の分光定数、励起状態の帰属もなされた。4成分相対論における電子遷移能率を世界に先駆け開発し、GdFの励起状態の正確な帰属に成功した。4f電子系に対しての相対論MCP法をGamess等のよく使われているプログラムに組み込み、3フッ化ランタニド分子の系統的研究を行ったが、核間距離の定量的計算には動的電子相関を取り入れることが重要であることが示された。さらに実験(築部)グループにより創製された機能分子トライポードとランタニドイオンの相互作用に関する理論研究では、開発された相対論MCP法を使用し、実測データを説明する結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Electronic structure of Lanthanide monofluoride in the ground state : Frozen-core Dirac-Fock-Roothaan calculation (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Wasada-Tsutsui, Y. Watana be, and H. Tatewaki
  • 雑誌名: Int. J. Quantum Chem (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular spinors suitable for four-component relativistic correlation calculations : studies of LaF^+ and LaF using mult-configurational quasu-degenerate perturbation theory (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Moriyama, Y. Watanabe, H. Tatewaki, and H. Nakano
  • 雑誌名: Int. J. Quantum Chem. Accepted (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] CASSCF and CASPT2 calculations for lanthanide trihalides LnX_3 using model core potential (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Tsukamoto, H. Mori, H. Tatewaki, and E. Miyoshi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The electronic structure of LaF^+ and LaF by frozencore four-component relativistic secondorder multiconfiguration quasidegenerate pe rturbation theory (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Moriyama, Y. Watanabe, H. Nakano, and H. Tatewaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem A112 ページ: 2683-2692
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and Theoretical approaches toward Anionresponsive tripodelanthanide complex : mixed donor ligand effects on lanthanide complexation and luminescence sensing profiles (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kataoka, D. Paul, H. Miyake, T. Yaita, E. Miyoshi, H. Mori, S. Tsukamoto, H. Tatewaki, S. Shinoda, and H. Tsukube
  • 雑誌名: Chemistry ; A Chem. Eur, J 14 ページ: 5258-5266
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Structure of CeF from frozen-core four-component relativistic quasidegenerated perturbation theory (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Tatewaki, S. Yamamoto, Y. Watanabe, and H. Nakano
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dipole allowed transitions in GdF : A four-component relativistic general open-shell configuration interaction study (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, H. Tatewaki, and T. Saue
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 129
  • 査読あり
• [雑誌論文] The electron affinity of lead : An ab initio four-component rela tivistic study (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Tatewaki, S. Yamamot, H. Moriyama, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 470 ページ: 158-161
  • 査読あり
• [学会発表] パノスコピック形態制御希土類系物質における4f電子状態の理論的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 舘脇洋、三好永作
  • 学会等名: 希土類成果報告会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 4成分相対論によるPbFの電子構造の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本茂義、館脇洋、Trond Saue
  • 学会等名: 日本化学会第89春季年会
  • 発表場所: 船橋
• [学会発表] 相対論的モデル内殻ポテンシャル(MCP)法による3価の希土類イオンの水和構造についての理論研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤原崇幸、森寛敏、舘脇洋、三好永作
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] LaOの電子状態について (2008)
  • 著者名/発表者名: 森山浩子、渡辺祥弘、中野晴之、館脇洋
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] 4成分相対論CI計算によるGdF分子の励起状態の解析(II)) (2008)
  • 著者名/発表者名: 山本茂義、舘脇洋、Trond Saue
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] パノスコピック形態制御希土類系物質における4f電子状態の理論研究 : フッ化ランタニドの基底状態についての理論的研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 舘脇洋、三好永作
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金特別研究促進費「希土類形態制御」平成18年度成果報告会
  • 発表場所: 大阪(千里阪急ホテル)
• [学会発表] 原子軌道密度集合による分子軌道解析支援3D描画システムの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中貴俊・山本茂義・秦野やす世(中京大)・舘脇洋(名市大)・遠藤守・山田雅之・宮崎慎也(中京大)
  • 学会等名: マルチメディア・仮想環境基礎研究会(MVE)
  • 発表場所: 信州大学(IE, MVE)
• [備考]
  • URL: http://www.nsc.nagoya-cu.ac.jp/~htatewak/