量子液体の動力学的手法の開発とその同種粒子系への拡張

• 研究課題/領域番号: 21750001
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中山 哲 北海道大学, 大学院・理学研究院, 助教 (10422007)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009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: 理論化学 / 量子動力学 / 量子ダイナミクス / 量子流体 / 時間相関関数 / 同種粒子

研究概要

量子液体に対して数値的に厳密な時間相関関数を求めることを目指し、量子多体系ダイナミクスの新しい手法開発を行った。クラスター展開法を基にした手法であり、少数系の複素時間遷移要素を出来る限り厳密に求め、多体系の遷移要素を構築した。液体水素と液体ヘリウムに本手法を適用し、比較的短時間の範囲で収束が得られ、厳密解に近い値を求めることに成功した。同手法をさらに同種粒子(ボーズ、フェルミ粒子)系の量子液体にも拡張し、同種粒子対称性が時間相関関数に及ぼす影響を調べた。

研究成果

• [雑誌論文] Competing effects of rare gas atoms in matrix isolation spectroscopy : A case study of vibrational shift of BeO in Xe and Ar matrices (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, K. Niimi, Y. Ono, and T. Taketsugu
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 136(5) 号: 5 ページ: 54506-54506
  • DOI: 10.1063/1.3680562
  • NAID: 120003898273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of sampling efficiency in ab initio Monte Carlo simulations using an auxiliary potential energy surface (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 雑誌名: Advances in Quantum Monte Carlo (ACS Symposium Series 1094) 巻: 1,094 ページ: 27-40
  • DOI: 10.1021/bk-2012-1094.ch003
  • ISBN: 9780841227507, 9780841227514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast nonradiative decay of electronically excited states of malachite green : ab initio calculations (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 115(32) 号: 32 ページ: 8808-8815
  • DOI: 10.1021/jp203415m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photolysis mechanism of a squarylium dye (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Katayama, T. Shoji, K. Naito, T. Eitoku, and A. Nakayama
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobiol. A 巻: 214(2-3) 号: 2-3 ページ: 264-268
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2010.07.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photolysis mechanism of a squarylium dye (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Katayama
  • 雑誌名: J.Photochem.Photobiol 巻: 214 ページ: 264-268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio molecular dynamics simulation of photoisomerization in azobenzene in the nπ* state (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ootani, K. Satoh, A. Nakayama, T. Noro, and T. Taketsugu
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 131(19)
  • NAID: 120001702449
  • 査読あり
• [雑誌論文] Speed-up of ab initio hybrid Monte Carlo and ab initio path integral hybrid Monte Carlo simulations by using an auxiliary potential energy surface (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, T. Taketsugu, and M. Shiga
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 38(10) 号: 10 ページ: 976-977
  • DOI: 10.1246/cl.2009.976
  • NAID: 10025547170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio QM/MM excited-state molecular dynamics study of coumarin 151 in water solution (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Kina, P. Arora, A. Nakayama, T. Noro, M. S. Gordon, and T. Taketsugu
  • 雑誌名: Int. J. Quantum Chem 巻: 109(10) 号: 10 ページ: 2308-2318
  • DOI: 10.1002/qua.22157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient sampling for ab initio Monte Carlo simulation of molecular clusters using an interpolated potential energy surface (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 130
  • NAID: 120005460252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio QM/MM excited-state molecular dynamics study of coumarin 151 in water solution (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Kina
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 109 ページ: 2308-2318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Speed-up of ab initio hybrid Monte Carlo and ab initio path integral hybrid Monte Carlo simulations by using an auxiliary potential energy surface (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 雑誌名: Chemistry Letters 38 ページ: 976-977
  • NAID: 10025547170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio molecular dynamics simulation of photoisomerization in azobenzene in the nπ* state (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ootani
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 131
  • 査読あり
• [学会発表] Computational study of relaxation pathways in electronically excited states of dye molecules in the gas and solution phases (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 学会等名: the 5th Asian Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry(APCTCC5)
  • 発表場所: Rotorua, New Zealand
• [学会発表] Nonradiative decay of electronically excited states of triphenyl methane dyes (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 学会等名: the 14^<th> Asian Chemical Congress(14ACC)
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
• [学会発表] Ultrafast deactivation channel of electronically excited states of diphenyl and triphenyl methane dyes (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 学会等名: WATOC2011
  • 発表場所: Santiago de Compostela, Spain
• [学会発表] Competing effects of rare gas atoms in matrix isolation spectroscopy : A case study of vibrational shift of BeO in Xe and Ar matrices (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, K. Niimi, Y. Ono, and T. Taketsugu
  • 学会等名: MATRIX2011, UBC
  • 発表場所: Vancouver, Canada
• [学会発表] Competing effects of rare gas atoms in matrix isolation spectroscopy : A case study of vibrational shift of BeO in Xe and Ar matrices (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 学会等名: MATRIX2011
  • 発表場所: University of British Columbia (Canada)(招待講演)
• [学会発表] Nonradiative decay of electronically excited states of triphenyl methanedyes (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 学会等名: the 14th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Queen Sirikit National Convention Center (Thailand)(招待講演)
• [学会発表] Efficient sampling for ab initio Monte Carlo simulations of molecular clusters using an auxiliary potential energy surface (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Symposium on Advances in Quantum Monte Carlo, Honolulu
• [学会発表] Ultrafast radiationless decays of electronically excited state of malachite green : ab initio calculations (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, HI
• [学会発表] Water oxidation in single-site ruthenium metal complex : ab initio molecular dynamics simulations (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 学会等名: The 70th Okazaki International Conference on Molecular mechanism of photosynthetic energy conversion : the present research and future prospects
  • 発表場所: Okazaki, Japan
• [学会発表] 凝縮系の量子シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山哲
  • 学会等名: 第11回大つくば物理化学セミナー
  • 発表場所: 城西大学鋸南セミナーハウス、安房郡鋸南町
• [学会発表] 理論化学・計算化学とは?-分子科学の視点から- (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山哲
  • 学会等名: 第26回緑陰セミナー
  • 発表場所: 札幌市青少年山の家、札幌
• [学会発表] Efficient sampling for ab initio Monte Carlo simulations of molecular clusters using an auxiliary potential energy surface (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
• [学会発表] Ultrafast radiationless decays of electronically excited state of malachite green : ab initio calculations (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
• [学会発表] 凝縮系の量子シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山哲
  • 学会等名: 第11回大つくば物理化学セミナー
  • 発表場所: 千葉県安房郡鋸南町(招待講演)
• [学会発表] 理論化学・計算化学とは?-分子科学の視点から- (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山哲
  • 学会等名: 第26回緑陰セミナー
  • 発表場所: 札幌(招待講演)
• [学会発表] Water oxidation in single-site ruthenium metal complex : ab initio molecular dynamics simulations (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 学会等名: The 70th Okazaki International Conference
  • 発表場所: Okazaki, Japan
• [学会発表] Ultrafast radiationless decays of electronically excited state of malachite green : ab initio calculations (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 学会等名: APCTCC4
  • 発表場所: Port Dickson, Malaysia
  • 年月日: 2009-12-21
• [学会発表] 経路積分法を基にした分子シミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山哲
  • 学会等名: 東海理論化学セミナー
  • 発表場所: 岐阜大学地域科学部、岐阜
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] Ultrafast radiationless decays of electronically excited state of malachite green : ab initio calculations (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 学会等名: Asian Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry
  • 発表場所: Port Dickson, Malaysia
• [学会発表] Efficient sampling for ab initio Monte Carlo simulation of molecular clusters using an interpolated potential energy surface (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 学会等名: ICQC2009
  • 発表場所: Helsinki, Finland
• [図書] QM/MM study of excited state solvation dynamics of biomolecules (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Taketsugu, D. Kina, A. Nakayama, T. Noro, and M. S. Gordon
  • 出版者: Wiley
• [図書] Hydrogen Bonding and Transfer in the Excited States (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Taketsugu
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: Wiley
• [図書] Enhancement of sampling efficiency in ab initio Monte Carlo simulations using an auxiliary potential energy surface
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama and T. Taketsugu
  • 出版者: ACS Symposium Series