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非調和ポテンシャルの効率的構築アルゴリズムに基づく新しい量子動力学法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21655002
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 物理化学
研究機関財団法人豊田理化学研究所

研究代表者

大野 公一  財団法人豊田理化学研究所, フェロー (60012499)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2010年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2009年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード非調和ポテンシャル / 分子振動 / 量子動力学 / 量子化学計算 / 励起分子動力学 / 反応動力学 / ポテンシャル表面 / 光化学
研究概要

非調和ポテンシャルの効率的構築アルゴリズムを、非調和性を高次項まで考慮した分子振動計算に適用するベンチマークとして、ベンゼンC6H6をとりあげ、量子化学計算に基づいて非調和ポテンシャルをテイラー展開の6次項までを考慮して構築し、高精度の非調和分子振動計算が、実用的に行えることを立証した。これにより、高次の非調和項まで考慮した量子動力学法の開発は、平衡点付近においては、十分に可能であることが確認された。
非調和ポテンシャルの広範囲の効率的構築に、古典動力学計算等のために用いられているシェパード内挿法(SI法)の適用を試みたが、この方法は、近似的ポテンシャル面をつなぐアルゴリズムであるため、平衡点や遷移状態の構造から遠くはなれた部分をなめらかにつなぐ目的で利用すると、誤差がサンプリング点の取り方に大きく依存してしまい、初期の目的には適切な結果を与えないことが判明した。合理的なサンプリング点の導入方法を種々検討したが、SI法のアルゴリズムの根本的問題点の克服は非常に困難であることがわかった。
本研究の足掛かりとなった超球面探索法を見直し、できるだけ少量の情報から多次元曲面の重要情報を効率的に得るための一般的なアルゴリズム構築の可能性を検討した。その結果、超曲面に極小を生じさせる下方へのへこみ要因が、遠方まで徐々に減衰しながら広がっているならば、その重なりを通じて、複数のへこみ要因を一方から他方へと自動探索できることがわかった。この結果から、超球面探索法に基づいて、少量の情報から非調和ポテンシャル面を構築できるためには、極小を生じさせるへこみ要因が、徐々に減衰しながら遠くまで及んでいることが重要であることが明らかとなった。
超球面探索法を励起状態のポテンシャル面に適用して、円錐交差などの重要情報を効率的に探率できることを確認し、励起分子の量子動力学への新しいアプローチの可能性を示すことができた。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (13件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Ab Initio Anharmonic Calculations of Vibrational Frequencies of Benzene by Means of Efficient Construction of Potential Energy Functions2011

    • 著者名/発表者名
      K.Ohno, S.Maeda
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Letters

      巻: 503 ページ: 322-326

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Updated Branching Plane for Finding Conical Intersections without Coupling Derivative Vectors2010

    • 著者名/発表者名
      S.Maeda, K.Ohno, K.Morokuma
    • 雑誌名

      J.Chemical Theory and Computation

      巻: 6 ページ: 1841-1845

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study on the Photodissociation of Acetone : Insight into the Slow Intersystem Crossing and Exploration of Nonadiabatic Pathways to the Ground State2010

    • 著者名/発表者名
      S.Maeda, K.Ohno, K.Morokuma
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Letters

      巻: 1 ページ: 15671-15677

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Updated Branching Plane for Finding Conical Intersections without Coupling Derivative Vectors2010

    • 著者名/発表者名
      S.Maeda, K.Ohno, K.Morokuma
    • 雑誌名

      J.Chemical Theory and Computation (印刷中)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 超球面探索法の一般化 基本特性及び適用性の検討2010

    • 著者名/発表者名
      大野公一、長田有人、前田理
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      豊中(大阪大学)
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ADD原理とSHS法 その汎用性・一般性2010

    • 著者名/発表者名
      大野公一
    • 学会等名
      化学反応経路探索のニューフロティア2010
    • 発表場所
      京都(京都大学)
    • 年月日
      2010-09-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 超球面探索法の大域最適化問題への一般化2010

    • 著者名/発表者名
      大野公一、長田有人、前田理
    • 学会等名
      第13回理論化学討論会
    • 発表場所
      札幌(北海道大学)
    • 年月日
      2010-05-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulations by using Analytical Potential Functions generated by the GRRM Method2010

    • 著者名/発表者名
      長田有人, 前田理, 諸熊奎冶, 大野公一
    • 学会等名
      ACCMS-VO General Meeting
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2010-01-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Construction of Accurate Global Potential Energy Functions for Molecular Dynamics Simulations by using the SHS method2009

    • 著者名/発表者名
      長田有人, 前田理, 諸熊奎冶, 大野公一
    • 学会等名
      APCTCC-4
    • 発表場所
      Malaysia
    • 年月日
      2009-12-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ホルムアミド・水クラスター系光イオン化における水分子のマイグレーション2009

    • 著者名/発表者名
      水谷真一, 松田欣之, 前田理, 酒井大地, 藤井朱鳥, 大野公一
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2009-09-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] GRRM法で生成したグローバルポテンシャル表面を用いた反応動力学解析2009

    • 著者名/発表者名
      長田有人, 前田理, 大野公一, 諸熊奎冶
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2009-09-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] グローバルポテンシャル表面のGRRM法による効率的構築と反応動力学解析への応用2009

    • 著者名/発表者名
      長田有人, 前田理, 大野公一, 諸熊奎冶
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      郡山
    • 年月日
      2009-09-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Construction of an Accurate Potential Energy Surface for CH4O by the GRRM Method2009

    • 著者名/発表者名
      長田有人, 前田理, 大野公一
    • 学会等名
      第25回化学反応討論会
    • 発表場所
      大宮(さいたま)
    • 年月日
      2009-06-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Global Search for Minima on Seams of Crossing by the GRRM Method2009

    • 著者名/発表者名
      前田理, 大野公一, 諸熊奎治
    • 学会等名
      第25回化学反応討論会
    • 発表場所
      大宮(さいたま)
    • 年月日
      2009-06-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Exploring Nonadiabatic Reaction Channels by the GRRM Method2009

    • 著者名/発表者名
      前田理, 大野公一, 諸熊奎治
    • 学会等名
      238th ACS National Meeting
    • 発表場所
      Washington DC
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Generation of Potential Energy Function for Accurate Vibrational Analyses by the Scaled Hypersnhere Search Method2009

    • 著者名/発表者名
      大野公一, 前田理, 諸熊奎治
    • 学会等名
      13th ICQC
    • 発表場所
      Helsinki
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Exploring Minima on Seams of Crossing by the GRRM Method2009

    • 著者名/発表者名
      前田理, 大野公一, 諸熊奎治
    • 学会等名
      13th ICQC
    • 発表場所
      Helsinki
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.toyotariken.jp/researcher/j02.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.toyotaxiken.jp/researcher/j02.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2023-01-13  

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