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量子モンテカルロ法の高度化による多原子分子に対する計算陽電子分光法の確立と展開

研究課題

研究課題/領域番号 21K04983
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関横浜市立大学

研究代表者

北 幸海  横浜市立大学, 理学部, 准教授 (40453047)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード陽電子 / 陽電子親和力 / 量子モンテカルロ法
研究開始時の研究の概要

申請者はこれまでに、陽電子を吸着した多原子分子に対する高精度分子理論を開発し、無極性分子への陽電子吸着機構や、陽電子吸着に対する同位体効果の発現機構の解明してきた。本研究では、これらの理論手法をさらに発展・高度化させ、高精度理論計算に基づいた“計算”陽電子分光法を確立することで、これまで起源が不明だった多原子分子への陽電子吸着状態の発現機構を明らかにする。

研究実績の概要

申請者はこれまでに、陽電子吸着分子に対する世界最高精度の第一原理法と分光学的精度を有する振動状態理論を独自に開発し、十数年来の謎とされてきた無極性分子への陽電子吸着機構や、陽電子吸着に対するH/D同位体効果の発現機構の解明に成功してきた。本研究では、これらの理論手法をさらに発展・高度化させ、高精度理論計算に基づいた“計算”陽電子分光法を確立することで、これまで起源が不明だった多原子分子への陽電子吸着状態の発現機構を世界に先駆けて明らかにすることを目的に研究を行なっている。前年度までの課題「(1A) 陽電子励起状態における陽電子吸着能の精密解析法」、「(1B) 多成分系多配置理論による量子モンテカルロ法の高度化」に基づき、R5年度は「(2A) 陽電子励起状態を含めた陽電子吸着に関する網羅的解析」、および「(2B) 陽電子励起状態を含めた陽電子吸着機構の体系化」を行った。
課題(2A)においては、陽電子励起状態を含めた陽電子吸着機構を体系的に明らかにするために、実験結果が報告されている分子群に対して網羅的解析を実施することで、陽電子吸着機構の体系的理解に向けた礎となる基礎データの収集を行った。
課題(2B)においては、陽電子励起状態への陽電子吸着機構の学理を体系的に理解するために、陽電子励起状態における分子の陽電子吸着能に支配的に寄与する因子を検討した。具体的には陽電子励起状態における陽電子親和力・対消滅率と、それに寄与し得る物性因子(多極子モーメントや分極率、およびその変化率など)と相関関係の詳細を解析した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

R5年度は「(2A) 陽電子励起状態を含めた陽電子吸着に関する解析」および「(2B) 陽電子励起状態を含めた陽電子吸着機構の体系化」に取り組んだ。深刻な半導体不足により予定していたサーバーの導入が出来ず、課題(2A), (2B)の進捗は予定よりも遅れ、研究機関を1年延長することを決断した。そのため、自己評価として「やや遅れている」と判断した。

今後の研究の推進方策

期間延長後の最終年度となるR6年度はR5年度から継続して「(2A)陽電子励起状態を含めた陽電子吸着に関する網羅的解析」および「(2B) 陽電子励起状態を含めた陽電子吸着機構の体系化」を実施する。新規導入したサーバーに加え、申請者所属機関が新たに導入したサーバーを援用しつつ、課題(2A), (2B)に取り組む予定である。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Stability and bonding nature of positronic lithium molecular dianion2023

    • 著者名/発表者名
      Ito Shumpei、Yoshida Daisuke、Kita Yukiumi、Shimazaki Tomomi、Tachikawa Masanori
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 158 号: 20 ページ: 204303-204303

    • DOI

      10.1063/5.0150246

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical investigations of positron affinities and their structure-dependent properties of carbon dioxide clusters (CO2)n(n=1~5)2023

    • 著者名/発表者名
      Miku Furushima, Makito Takagi, Daisuke Yoshida, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki and Masanori Tachikawa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 25 号: 1 ページ: 625-632

    • DOI

      10.1039/d2cp03788b

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A comprehensive theoretical study of positron binding and annihilation properties of hydrogen bonded binary molecular clusters2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yoshida, Yukiumi Kita, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24(43) 号: 43 ページ: 26898-26907

    • DOI

      10.1039/d2cp03813g

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical investigation of the enhancement of positron affinity by the vibration and dimerization of non-polar carbon disulfide2021

    • 著者名/発表者名
      Furushima Miku、Yoshida Daisuke、Kita Yukiumi、Shimazaki Tomomi、Tachikawa Masanori
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 23 号: 38 ページ: 21512-21520

    • DOI

      10.1039/d1cp02808a

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Positron Binding and Annihilation Properties of Amino Acid Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Maya、Yoshida Daisuke、Kita Yukiumi、Shimazaki Tomomi、Tachikawa Masanori
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 6 号: 44 ページ: 29449-29458

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c03409

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法を用いたフッ素分子二価アニオンの陽電子化合物に関する理論的解析2023

    • 著者名/発表者名
      沼田 健太郎,吉田 大輔,立川 仁典,北 幸海
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会2023大阪
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法を用いた分子ジアニオンの陽電子束縛に関する理論研究2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤駿平,吉田大輔,北幸海,島崎智実,立川仁典
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会2022横浜
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] アニオン2量体の陽電子化合物に対する量子モンテカルロ法を用いた第一原理理論研究2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤駿平, 吉田大輔, 北幸海, 島崎智実, 立川仁典
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子モンテカルロ法を用いた陽電子束縛による水素分子負イオンの安定性に関する理論的研究2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤駿平,吉田大輔,北幸海,立川仁典
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会2021 札幌
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] van der Waals クラスターにおける陽電子束縛の理論的研究2021

    • 著者名/発表者名
      古島弥来, 吉田大輔, 北幸海, 島崎智実, 立川仁典
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2021年秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Backflow変換を用いた新規振動座標による非調和振動状態理論の開発2021

    • 著者名/発表者名
      石井 桐子、立川 仁典、島崎 智実、北 幸海
    • 学会等名
      日本化学会第102回春季年会(2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 横浜市立大学 量子物理化学研究室

    • URL

      http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~tachi/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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