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非経験的密度行列繰り込み群法を基軸とする多状態間電子過程の理論構築と応用

研究課題

研究課題/領域番号 25288013
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関分子科学研究所

研究代表者

柳井 毅  分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 准教授 (00462200)

研究分担者 倉重 佑輝  分子科学研究所, 理論・計算分子科学領域, 助教 (30510242)
諸熊 奎治  京都大学, 福井謙一記念研究センター, シニアリサーチフェロー (40111083)
研究協力者 CHALPUSKY Jakub  
TRAN Lan  
齋藤 雅明  
CHUNG Lung Wa  
LIU Fengyi  
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2015年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2013年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
キーワード密度行列繰り込み群 / 化学反応 / 励起状態 / フォトクロミック / 酵素反応 / 電子相関 / 量子化学 / 理論計算 / スピン軌道相互作用 / 超微細相互作用 / 酸素発生触媒 / 光合成 / 多状態法
研究成果の概要

電子励起や異なるスピン状態、酸化状態を経由し、電子状態の状態変化を伴いながら化学反応が進む電子過程の機構解明に向けて、非経験的密度行列繰り込み群(DMRG)法をベースとする手法開発および応用計算を行った。複数の電子状態を経由する電子過程を取り扱うための理論手法として、多状態二次擬縮重摂動理論を開発した。開発された手法は、多核金属錯体(光合成系IIマンガンクラスタ、diferrate、デサチュラーゼ)および光機能有機分子(スピロピラン)電子状態計算に応用され、反応機構や結合状態等が解明された。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (22件) (うち査読あり 22件、 謝辞記載あり 13件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件、 招待講演 16件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Academy of Sciences of the Czech Rep./Stanford University(チェコ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] A pentanuclear iron catalyst designed for water oxidation2016

    • 著者名/発表者名
      Masaya Okamura, Mio Kondo, Reiko Kuga, Yuki Kurashige, Takeshi Yanai, Shinya Hayami, Vijayendran K. K. Praneeth, Masaki Yoshida, Ko Yoneda, Satoshi Kawata, and Shigeyuki Masaoka
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 530 号: 7591 ページ: 465-468

    • DOI

      10.1038/nature16529

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computational Evidence of Inversion of 1La and 1Lb-Derived Excited States in Naphthalene Excimer Formation from ab Initio Multireference Theory with Large Active Space: DMRG-CASPT2 Study2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shirai, Y. Kurashige, and T. Yanai
    • 雑誌名

      J. Chem. Theo. Comp.

      巻: - 号: 5 ページ: 2366-2372

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.6b00210

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fully internally contracted multireference configuration interaction theory using density matrix renormalization group: A reduced-scaling implementation derived by computer-aided tensor factorization2015

    • 著者名/発表者名
      M. Saitow, Y. Kurashige, and T. Yanai
    • 雑誌名

      J. Chem. Theo. Comp.

      巻: 11 号: 11 ページ: 5120-5131

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.5b00270

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Density matrix renormalization group for ab initio Calculations and associated dynamic correlation methods: A review of theory and applications2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai, Y. Kurashige, J. Chalupsky, T. N. Lan, and M. Saitow
    • 雑誌名

      Int. J. Quantum Chem.

      巻: 115 号: 5 ページ: 283-299

    • DOI

      10.1002/qua.24808

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Scalar relativistic calculations of hyperfine coupling constants using ab initio density matrix renormalization group method in combination with third-order Douglas-Kroll-Hess transformation: case studies of 4d transition metals2015

    • 著者名/発表者名
      T. N. Lan, Y. Kurashige, and T. Yanai
    • 雑誌名

      J. Chem. Theo. Comp.

      巻: 11 号: 1 ページ: 73-81

    • DOI

      10.1021/ct5007778

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modulation of Benzene or Naphthalene Binding to Palladium Cluster Sites by the Backside-Ligand Effect2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishikawa, S. Kimura, K. Takase, K. Yamamoto, Y. Kurashige, T. Yanai, and T. Murahashi
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 54 号: 8 ページ: 2482-2486

    • DOI

      10.1002/anie.201409499

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular g-tensors from analytical response theory and quasi-degenerate perturbation theory in framework of complete active space self-consistent field method2015

    • 著者名/発表者名
      T. N. Lan, J. Chalupsky;, and T. Yanai
    • 雑誌名

      Mol. Phys.

      巻: in press 号: 13-14 ページ: 1750-1767

    • DOI

      10.1080/00268976.2015.1012128

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiresolution quantum chemistry in multiwavelet bases: excited states from time-dependent Hartree-Fock and density functional theory via linear response2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai, G. I. Fann, R. J. Harrison, and G. Beylkin
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: in press 号: 47 ページ: 31405-31416

    • DOI

      10.1039/c4cp05821f

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theoretical study of the π→π* excited states of oligoacenes: a full π-valance DMRG-CASPT2 study2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kurashige and T. Yanai
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn

      巻: 87 号: 10 ページ: 1071-1073

    • DOI

      10.1246/bcsj.20140180

    • NAID

      130004153323

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reactivity of Binuclear Non-Heme Iron Δ9 Desaturase Studied by Large-scale Multireference Ab Initio Calculations2014

    • 著者名/発表者名
      J. Chalupsky, T. A. Rokob, Y. Kurashige, T. Yanai, E. I. Solomon, L. Rulisek, and M. Srnec
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc,

      巻: 136 号: 45 ページ: 15977-15991

    • DOI

      10.1021/ja506934k

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Complete active space second-order perturbation theory with cumulant approximation for large entanglement space from density matrix renormalization group2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kurashige, J. Chalupsky, T. N. Lan, and T. Yanai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 141 号: 17

    • DOI

      10.1063/1.4900878

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 非経験的密度行列繰り込み群に基づく多参照電子状態理論2014

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 雑誌名

      Molecular Science

      巻: 8 号: 1 ページ: A0069

    • DOI

      10.3175/molsci.8.A0069

    • NAID

      130004688037

    • ISSN
      1881-8404
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 第1章 1-2 金属錯体系における電子相関理論の進展2014

    • 著者名/発表者名
      倉重佑輝、柳井毅
    • 雑誌名

      錯体化学会選書 10

      巻: 10 ページ: 23-41

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic accuracy directly from quantum chemistry: Application to ground and excited states of beryllium dimer2014

    • 著者名/発表者名
      S. Sharma, T. Yanai, G. H. Booth, C. J. Umrigar and G. K.-L. Chan
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 140 号: 10

    • DOI

      10.1063/1.4867383

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab Initio Density Matrix Renormalization Group Study of Magnetic Coupling in Dinuclear Iron and Chromium Complexes2014

    • 著者名/発表者名
      T. V. Harris, Y. Kurashige, T. Yanai, and K. Morokuma,
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 140 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.4863345

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toward reliable prediction of hyperfine coupling constants using ab initio density matrix renormalization group method: diatomic radicals as test cases2014

    • 著者名/発表者名
      L. N. Tran, Y. Kurashige, and T. Yanai
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: - 号: 5 ページ: 1953-1967

    • DOI

      10.1021/ct400978j

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radical O-O coupling reaction in diferrate-mediated water oxidation studied with multireference wave function theory2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kurashige, M. Saitow, J. Chalupsky; and T. Yanai
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: - 号: 24 ページ: 11988-11999

    • DOI

      10.1039/c3cp55225j

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entangled quantum electronic wavefunctions of the Mn4Ca cluster in photosystem II2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kurashige, G. K-L. Chan, and T. Yanai
    • 雑誌名

      Nature Chemistry

      巻: 5 号: 8 ページ: 660-666

    • DOI

      10.1038/nchem.1677

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correlated one-body potential from second-order Moller-Plesset perturbation theory: Alternative to orbital-optimized MP2 method2013

    • 著者名/発表者名
      L. N. Tran and T. Yanai
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 138 号: 22

    • DOI

      10.1063/1.4809983

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly scalable multireference configuration interaction theory with internal contraction of density matrix renormalization group wave function2013

    • 著者名/発表者名
      M. Saitow, Y. Kurashige, and T. Yanai
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 139 号: 4

    • DOI

      10.1063/1.4816627

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multireference Ab Initio Density Matrix Renormalization Group (DMRG)-CASSCF and -CASPT2 Study on the Photochromic Ring-Opening of Spiropyran2013

    • 著者名/発表者名
      F. Liu, Y, Kurashige, T. Yanai, K. Morokuma
    • 雑誌名

      J. Chem. Theo. Comp.

      巻: 9 号: 10 ページ: 44624469-44624469

    • DOI

      10.1021/ct400707k

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flexible nuclear screening approximation to the two-electron spin-orbit coupling based on ab initio parameterization2013

    • 著者名/発表者名
      J. Chalupsky; and T. Yanai
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 139 号: 20

    • DOI

      10.1063/1.4832737

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Recent progress in multireference dynamic correlation methods based on density matrix renormalization group2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      The 251th ACS meeting
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational quantum chemistry with an efficient many-electron theory: Theory and applications2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      Pure and Applied Chemistry International Conference (PACCON2016)
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2016-02-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum chemistry with density matrix renormalization group2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      The 75th Okazaki Conference Tensor Network States: Algorithms and Applications,
    • 発表場所
      Okazaki, Aichi, Japan
    • 年月日
      2016-01-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advanced multireference theory based on density matrix renormalization group: theory and applications2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      ICIQ-FIFC Spain-Japan Joint Symposium on Theoretical and Computational Chemistry of Complex System
    • 発表場所
      Tarragona, Spain
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advanced multireference theory using ab initio density matrix renormalization group2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      The 6th Japan-Czech-Slovak Symposium for Theoretical and Computational Chemistry,
    • 発表場所
      Bratislava, Slovakia
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advanced multireference theory based on density matrix renormalization group2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      Recent Advances in Electronic Structure Theory
    • 発表場所
      Nanjing, China
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ab initio quantum chemistry using density matrix renormalization group2015

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      International Workshop on New Frontier of Numerical Methods for Many-Body Correlations - Methodologies and Algorithms for Fermion Many-Body Problems
    • 発表場所
      東京都文京区、東京大学
    • 年月日
      2015-02-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ab initio quantum chemistry with density matrix renormalization group2014

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      Tensor Network Algorithms in Materials Science
    • 発表場所
      Advanced Institute for Computational Science, Kobe, Hyogo
    • 年月日
      2014-10-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 密度行列繰り込み群を基盤とする多参照電子状態理論の開発と応用2014

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島県東広島市、広島大学
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 密度行列繰り込み群を用いた光合成マンガンクラスタの電子状態計算2014

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      平成26年度前期物性研短期研究会 -真空紫外・軟X線放射光物性研究のパラダイムシフトに向けて-
    • 発表場所
      千葉県柏市、東大物性研
    • 年月日
      2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多配置電子状態理論を用いた光合成マンガンクラスタおよび人工金属錯体水分解反応の研究2014

    • 著者名/発表者名
      倉重佑輝、柳井毅
    • 学会等名
      異分野融合による新材料開発のための計算科学ー光合成マンガンクラスタ-の理論計算ー
    • 発表場所
      兵庫県神戸市、神戸理研AICS
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光合成系IIマンガンクラスタの電子構造に関する理論的研究2013

    • 著者名/発表者名
      倉重佑輝、柳井毅
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都府京都市、京都テルサ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多核金属酵素・触媒の電子状態計算~光合成水分解反応を中心に~2013

    • 著者名/発表者名
      倉重佑輝、柳井毅
    • 学会等名
      TCCI 第3回実験化学との交流シンポジウム
    • 発表場所
      京都府京都市、京都大学福井謙一記念研究センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Some new approaches to electron correlation: orbital optimization; Mn4CaO5; DMRG-MRCI2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      New Frontiers in Electron Correlation
    • 発表場所
      Telluride, CO, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Entangled quantum electronic wavefunctions of biological systems: Density matrix renormalization group approach2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      246th ACS National Meeting & Exposition
    • 発表場所
      Indianapolis, IN, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum chemistry with density matrix renormalization group: Theory and applications to π-conjugated systems2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      ECAM conference: Structure-property relationships of molecular precursors to organic electronics
    • 発表場所
      Lausanne, Switzerland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 人工光合成の実現に向けた酸素発生触媒の開発に成功

    • URL

      https://www.ims.ac.jp/news/2016/02/12_3396.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] プレスリリース:脂肪酸が生体内で不飽和化される化学反応を理論解明

    • URL

      https://www.ims.ac.jp/news/2014/11/17_3047.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] プレスリリース:パラジウム化合物が溶液中でベンゼンをとらえる仕組みを解明

    • URL

      https://www.ims.ac.jp/news/2015/02/02_3092.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] プレスリリース:光合成酸素発生反応の電子の振舞を量子アルゴリズムにより解明

    • URL

      http://www.ims.ac.jp/news/2013/06/post-14.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2022-02-01  

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