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エネルギー座標上の電子分布を基本変数とする新規な電子密度汎関数法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 25620004
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 物理化学
研究機関東北大学

研究代表者

高橋 英明  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10291436)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード電子密度汎関数 / 静的相関 / 自己相互作用 / 交換汎関数 / エネルギー座標 / 電子密度汎関数理論 / エネルギー密度関数 / Becke-Roussel汎関数 / 実空間グリッド法
研究成果の概要

現行の電子密度交換汎関数には、困難な2つの問題が付随している。1つは静的相関誤差であり、もう1つは自己相互作用誤差である。前者は化学結合の解離極限において顕著になり、後者は余剰電子が存在する系において増大する。我々は、原子核のつくる静電場をエネルギー座標として、通常の電子密度をこの座標上に射影することにより新しい分布関数を構築し、これを変数とする交換エネルギー汎関数を開発した。 先ず、上記の方法が簡単な分子の結合領域近傍のポテンシャルエネルギーを記述できるかどうかを検証した。この汎関数によれば、単純な2原子分子ののポテンシャルエネルギーがGGA汎関数とほぼ同等の精度で計算できることが分かった。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Why is Benzene Soluble in Water? Role of OH/pi interaction in Solvation2015

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takahashi, Daiki Suzuoka, Akihiro Morita
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 11 ページ: 1181-1194

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Acidity of Water Probed by Free Energy Calculation for Trimet hylamine Protonation2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tabe, Nobuaki Kikkawa, Hideaki Takahashi, and Akihiro Morita.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 118(2) 号: 2 ページ: 977-988

    • DOI

      10.1021/jp4078882

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computation of the Free Energy due to Electron Density Fluctuation of a Solute in Solution: A QM/MM Method with Perturbation Approach Combined with a Theory of Solutions2014

    • 著者名/発表者名
      Daiki Suzuoka, Hideaki Takahashi, and Akihiro Morita
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 140 号: 13 ページ: 134111-134111

    • DOI

      10.1063/1.4870037

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] QM/MM 法と溶液の理論の融合による凝縮系の化学過程の自由エネルギー計算 (18) ―凝縮系の第一原理計算の方法論について―2014

    • 著者名/発表者名
      高橋英明
    • 雑誌名

      分子シミュレーション討論会会誌「アンサンブル」

      巻: 16 ページ: 51-54

    • NAID

      130005087686

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] QM/MM-ER 法による電子密度揺らぎの自由エネルギー解析2015

    • 著者名/発表者名
      高橋英明
    • 学会等名
      第9回 柔らかい分子系 ワークショップ: 自由エネルギー研究会
    • 発表場所
      東北大学理学研究科(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] QM/MM-ER法によるATP加水分解の自由エネルギー解析2014

    • 著者名/発表者名
      高橋 英明、三木 雄詩、森田 明弘
    • 学会等名
      新学術領域研究「柔らかな分子系」第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2014-11-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超並列QM/MM-ER法を用いたATP加水分解反応の自由エネルギー解析2014

    • 著者名/発表者名
      三木 雄詩、高橋 英明、森田 明弘
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台市民会館(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] QM/MM-ER法と摂動論の結合によるπ電子の揺らぎの自由エネルギー解析2014

    • 著者名/発表者名
      鈴岡 大樹、高橋 英明、森田 明弘
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台市民会館(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 交換ホール関数に基づくQM/MM法における交換反発ポテンシャルの計算2014

    • 著者名/発表者名
      海野 悟、高橋 英明、森田 明弘
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台市民会館(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 酢酸の水表面での酸解離平衡の計算2014

    • 著者名/発表者名
      神戸 宏之、高橋 英明、森田 明弘
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台市民会館(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] QM/MM-ER法による凝縮系の化学過程の自由エネルギー計算2014

    • 著者名/発表者名
      高橋英明
    • 学会等名
      第8回分子シミュレーションスクール
    • 発表場所
      分子科学研究所(愛知県、岡崎市)
    • 年月日
      2014-10-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 交換ホール関数に基づくQM/MM 法における交換反発ポテンシャルの計算2014

    • 著者名/発表者名
      海野悟、高橋英明、森田明弘
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学、東広島キャンパス(広島県、東広島市)
    • 年月日
      2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 酢酸の水表面での酸解離平衡の計算2014

    • 著者名/発表者名
      神戸 宏之、高橋 英明、森田 明弘
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学、東広島キャンパス(広島県、東広島市)
    • 年月日
      2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] エネルギー座標上の電子分布を基本変数とする電子密度交換汎関数の開発2014

    • 著者名/発表者名
      高橋英明、森田明弘
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学、東広島キャンパス(広島県、東広島市)
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超並列 QM/MM-ER 法を用いた ATP 加水分解反応の自由エネルギー解析2014

    • 著者名/発表者名
      三木 雄詩、高橋 英明、森田 明弘
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学、東広島キャンパス(広島県、東広島市)
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] QM/MM-ER 法と摂動論による溶媒和自由エネルギーの計算方法の開発とその評価2014

    • 著者名/発表者名
      鈴岡大樹、高橋英明、森田明弘
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学、東広島キャンパス(広島県、東広島市)
    • 年月日
      2014-09-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Becke-Roussel の交換ホール関数による QM/MM 交換反発ポテンシャルの構築2014

    • 著者名/発表者名
      高橋 英明、海野 悟、森田 明弘
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(愛知県、名古屋市))
    • 年月日
      2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超並列 QM/MM 法による生体内化学 過程の自由エネルギー計算2014

    • 著者名/発表者名
      高橋英明
    • 学会等名
      日本化学会 第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Implementation and Application of Massively Parallel QM/MM-ER Method2013

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takahashi
    • 学会等名
      CMSI(Computational Materials Science Initiative) satellite meeting
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Massively Parallel QM/MM Method Combined with a Theory of Solutions2013

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takahashi
    • 学会等名
      CMSI International Symposium
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Massively Parallel Implementation of the QM/MM Approach Combined with a Theory of Solutions2013

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takahashi
    • 学会等名
      International Conference on Molecular Simulations
    • 発表場所
      神戸
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Free energy calcula,ons for chemical reac,ons in condensed phase with massively parallel QM/MM simula,ons2013

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takahashi
    • 学会等名
      5th JCS International Symposium on Theoretical Chemistry
    • 発表場所
      奈良
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] Quantum Modeling of Complex Molecular Systems2015

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takahashi, Nobuyuki Matubayasi
    • 総ページ数
      50
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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