| 研究課題/領域番号 |
21K04991
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
宇田川 太郎 岐阜大学, 工学部, 准教授 (70509356)
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| 研究分担者 |
兼松 佑典 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (10765936)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 原子核の量子効果 / H/D同位体効果 / DFT法 / TD-DFT法 / CI-NEB法 / 原子核の量子揺らぎ / 密度汎関数理論 / 時間依存密度汎関数理論 / 励起状態プロトン移動反応 / 励起状態 / DFT / 多成分量子力学法 / 同位体効果 / 多成分系理論 / プロトン移動反応 / 量子多成分系理論 / 化学反応 / 電子励起状態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、水素原子核の量子揺らぎを含めた簡便な電子励起状態反応解析手法の確立を目指し、量子多成分系CI-NEB法を拡張し、水素原子核の量子揺らぎを考慮した電子励起状態プロトン移動反応の解析を実施する。水素原子核の量子揺らぎを含めた化学反応解析は、他に類を見ない学術的独自性を有する研究課題である。さらに本研究は生化学や光化学分野でも重要な電子励起状態における反応へと量子多成分系理論を拡張しようとするものであり、高い学術的独自性も有する。本研究で開発する計算手法は、既存の手法よりも実在系に近い計算を可能とし、未解明の様々な化学現象へのアプローチを可能とする新しい量子化学計算手法である。
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| 研究成果の概要 |
申請者はこれまで、水素原子核のような軽い原子核の量子揺らぎを直接取り込んだ量子多成分系理論による化学反応解析法（量子多成分系CI-NEB法）を開発し、化学反応における原子核の量子揺らぎの効果を明らかにしてきた。本研究課題では、量子多成分系理論を発展させ、原子核の量子揺らぎを取り込んだ電子励起状態計算を実現した。さらに、量子多成分系理論による化学反応解析の適用対象を拡大するため、反応経路および遷移状態を効率的に探索できるCI-NEB法の高速化にも取り組んだ。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発している手法は、原子核を固定された点電荷として取り扱う従来の量子化学計算手法と異なり、原子核自身の量子性を直接取り込むことができる手法である。この手法により、例えば重水素のような同位体原子の精密な取り扱いが可能になり、より実在系に近い理論計算が可能になる。
申請者らはこの手法をさらに拡張し、励起状態の分子物性や化学反応に対する重水素同位体効果の理論計算による解析をも可能にした。
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