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水素結合型強誘電体における同位元素効果の分子論的起源

研究課題

研究課題/領域番号 26620013
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
研究機関横浜市立大学

研究代表者

立川 仁典  横浜市立大学, 大学院生命ナノシステム科学研究科, 教授 (00267410)

研究分担者 長嶋 雲兵  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 総括研究主幹 (90164417)
宇田川 太郎  岐阜大学, 工学部, 助教 (70509356)
志賀 基之  日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究員 (40370407)
連携研究者 北 幸海  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 助教 (40453047)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード水素結合型強誘電体 / 量子多成分系分子理論 / H/D同位体効果 / 四角酸 / 経路積分法 / 多成分系分子理論
研究成果の概要

これまで申請者は、水素原子核の量子揺らぎにも適用可能な量子多成分系分子理論を構築し、最近では世界最高精度の精密計算を実現することに成功した。そこで本研究課題では、量子多成分系分子理論を大規模系に拡張することにより、水素結合型強誘電体における同位元素効果の分子論的起源を解明する。具体的には、水素結合型強誘電体として四角酸を計算対象とした。本手法を駆使することにより、重水素置換に伴う、水素の量子揺らぎ、有効ポテンシャル変化、構造変化、電子状態変化、を定量的に解析し、分子論的起源の解明に挑戦した。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (28件) (うち国際共著 1件、 査読あり 28件、 謝辞記載あり 22件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Analysis of exponent values of Gaussian-type functions on quantum protons and deuterons in charged or polarized systems2016

    • 著者名/発表者名
      M. Hashimoto, T. Ishimoto, M. Tachikawa, and T. Udagawa
    • 雑誌名

      Int. J. Quant. Chem.

      巻: in press

    • 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] Vibrational analysis on the revised potential energy curve of the low-barrier hydrogen bond in photoactive yellow protein2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kanematsu, Hironari Kamikubo, Mikio Kataoka, Masanori Tachikawa
    • 雑誌名

      Computational and Structural Biotechnology Journal

      巻: 14 ページ: 16-19

    • DOI

      10.1016/j.csbj.2015.10.003

    • 関連する報告書
      2015 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] Isotope effect on the circular dichroism spectrum of methylα-D-glucopyranoside in aqueous solution2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanematsu, Y. Kamiya, K. Matsuo, K. Gekko, K. Kato, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 5 号: 1 ページ: 17900-17900

    • DOI

      10.1038/srep17900

    • 関連する報告書
      2015 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] Theoretical vibrational spectra of OH-(H2O)2: Effect of quantum distribution and vibrational coupling2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogata, Y. Kawashima, K. Takahashi, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 号: 38 ページ: 25505-25515

    • DOI

      10.1039/c5cp03632a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multicomponent molecular orbital-climbing image-nudged elastic band method to analyze chemical reactions including nuclear quantum effect: Application to hydrogen transfer reaction2015

    • 著者名/発表者名
      T. Udagawa, K. Suzuki, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Chem Phys Chem

      巻: 16 号: 15 ページ: 3156-3160

    • DOI

      10.1002/cphc.201500498

    • 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] Effects of monohydration on an adenine-thymine base pair2015

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, Y. Ogata, T. Kawatsu, Y. Kawashima, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Theor. Chem. Acc.

      巻: 134 号: 7 ページ: 84-84

    • DOI

      10.1007/s00214-015-1686-7

    • 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] H/D isotope effect on charge-inverted hydrogen-bonded systems: Systematic classification of three different types in H3XH...YH3 (X = C, Si, or Ge, and Y = B, Al, or Ga) with multicomponent calculation2015

    • 著者名/発表者名
      T. Udagawa and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 36 号: 22 ページ: 1647-1654

    • DOI

      10.1002/jcc.23978

    • 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] Performance Test of Multicomponent Quantum Mechanical Calculation with Polarizable Continuum Model for Proton Chemical Shift2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanematsu and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: なし 号: 20 ページ: 4933-4938

    • DOI

      10.1021/jp512877a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Why does deuterium substitution lead to the contraction of X...Pi distance? Origin of the reverse Ubbelohde effect in XH...Pi interaction2015

    • 著者名/発表者名
      T. Udagawa and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Theor. Chem. Acc.

      巻: なし 号: 3

    • DOI

      10.1007/s00214-015-1633-7

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ferromagnetic spin coupling in the chromium dimer cation: Measurements by photodissociation spectroscopy combined with coupled-cluster calculations2015

    • 著者名/発表者名
      K. Egashira, Y. Yamada, Y. Kita, and M. Tachikawa,
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 142 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.4907197

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum simulation for muoniated and deuterated methyl radicals in implicit water solvent: combined ab initio path integral molecular dynamics and the polarizable continuum model simulation study2015

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, Y. Kawashima, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Mol. Sim.

      巻: なし 号: 10-12 ページ: 832-839

    • DOI

      10.1080/08927022.2014.938070

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theoretical analysis of geometry and NMR isotope shift in hydrogen-bonding center of photoactive yellow protein by combination of multicomponent quantum mechanics and ONIOM scheme2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanematsu and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys

      巻: 141 号: 18

    • DOI

      10.1063/1.4900987

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Is the structure of hydroxide dihydrate OH-(H2O)2? : An ab initio path integral molecular dynamics study2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogata, Y. Kawashima, K. Takahashi, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Theor. Chem. Acc.

      巻: 134 号: 1 ページ: 1587-1582

    • DOI

      10.1007/s00214-014-1587-1

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nuclear quantum effect and temperature dependency on the hydrogen-bonded structure of 7-azaindole dimer2014

    • 著者名/発表者名
      N. Kungwana, Y. Ogata, S. Hannongbua, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Theor. Chem. Acc.

      巻: 133 号: 9 ページ: 1553-1562

    • DOI

      10.1007/s00214-014-1553-y

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] H/D isotope effect on structures, binding energies, and basis set superposition errors in F-(H2O)n (n = 1-3) clusters2014

    • 著者名/発表者名
      T. Udagawa, T. Ishimoto, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Chem. Phys.

      巻: 441 ページ: 101-108

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2014.07.014

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Positron-attachment to acetonitrile, acetaldehyde, and acetone molecules: Vibrational enhancement of positron affinities with configuration interaction level of multi-component molecular orbital approach2014

    • 著者名/発表者名
      M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 488 号: 1 ページ: 012053-012053

    • DOI

      10.1088/1742-6596/488/1/012053

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulations of Self-Assembled Nanocubes in Methanol2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mashiko, K. Yamada, S. Hiraoka, U. Nagashima, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Molecular Simulation

      巻: - 号: 10-12 ページ: 845-849

    • DOI

      10.1080/08927022.2014.940523

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Theoretical prediction of the binding of a positron to a formaldehyde molecule using a first-principles calculation2014

    • 著者名/発表者名
      Yurika Yamada, Yukiumi Kita, and Masanori Tachikawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 89, 062711 号: 6 ページ: 5-5

    • DOI

      10.1103/physreva.89.062711

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-component molecular orbital study on positron attachment to alkali-metal hydride molecules: nature of chemical bonding and dissociation limits of [LiH; e+]2014

    • 著者名/発表者名
      T. Oyamada and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Eur. Phys. J. D

      巻: 68 号: 8 ページ: 231-239

    • DOI

      10.1140/epjd/e2014-40708-4

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron-nucleus correlation functional for multi-component density functional theory2014

    • 著者名/発表者名
      T. Udagawa, T. Tsuneda, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 89 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreva.89.052519

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of multicomponent hybrid density functional theory with polarizable continuum model for the analysis of nuclear quantum effect and solvent effect on NMR chemical shift2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanematsu and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 140 号: 16

    • DOI

      10.1063/1.4872006

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Accurate Prediction of Hyperfine Coupling Constant in Muoniated and Hydrogenated Ethyl Radicals: Ab Initio Path Integral Simulation Study with Density Functional Theory Method2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory. Comput.

      巻: 10 号: 5 ページ: 2005-2015

    • DOI

      10.1021/ct500027z

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical investigation of the binding of a positron to vibrational excited states of hydrogen cyanide molecule2014

    • 著者名/発表者名
      Yukiumi Kita and Masanori Tachikawa
    • 雑誌名

      Euro. Phys. J. D

      巻: 68, 116 号: 5 ページ: 7-7

    • DOI

      10.1140/epjd/e2014-40799-9

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Monte Carlo and high-level ab initio molecular orbital investigation of dissociation channels of the positronic alkali-metal hydrides, [XH;e+] (X= Li, Na, and K)2014

    • 著者名/発表者名
      Yurika Yamada, Yukiumi Kita, Masanori Tachikawa, Mike D. Towler, and Richard J. Needs
    • 雑誌名

      Euro. Phys. J. D

      巻: 68 号: 3 ページ: 6-6

    • DOI

      10.1140/epjd/e2014-40734-2

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical investigation of a positron binding to an aspartame molecule using the ab initio multicomponent molecular orbital approach2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Int. J. Quant. Chem.

      巻: 114 号: 17 ページ: 1146-1149

    • DOI

      10.1002/qua.24641

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Ab Initio Path Integral Molecular Dynamics Study of the Nuclear Quantum Effect on Out-of-plane Ring Deformation of Hydrogen2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima, M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory Comp.

      巻: 10 号: 1 ページ: 153-163

    • DOI

      10.1021/ct4007986

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Why is N...Be distance of NH3H+...DBeH shorter than that of NH3D+...HBeH? Paradoxical geometrical isotope effects for partially isotope-substituted dihydrogen-bonded isotopomers2014

    • 著者名/発表者名
      T. Udagawa and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem. (Communication)

      巻: 35 号: 4 ページ: 271-274

    • DOI

      10.1002/jcc.23505

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Muon-Electron Hyperfine Coupling Constants of Muoniated Ethyl Radical: a Path Integral Simulation Study with Semiempirical Molecular Orbital Method2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, Y. Kawashima, and M. Tachikawa
    • 雑誌名

      Chin. J. Phys.

      巻: 52 ページ: 126-137

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Path integral simulation on muoniated radicals2016

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      The International Conference of Computational Methods in Sciences andEngineering (ICCMSE 2016)
    • 発表場所
      Athens, Greece
    • 年月日
      2016-03-17
    • 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] Path integral simulation on muoniated acetone radical2016

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      Seventh Asia-Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry (APCTCC7)
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2016-01-25
    • 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] Path integral simulation on muoniated acetone radical2016

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      International USMM &CMSI Workshop
    • 発表場所
      Hongo, Tokyo
    • 年月日
      2016-01-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Monte Carlo calculation of Positron-attached Polyatomic Molecules2015

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (PACIFICHEM 2015)
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 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] First-principles Calculation for Positron Binding to Molecules2015

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      6th JCS, International Symposium on Theoretical Chemistry
    • 発表場所
      Smolenice Castle, 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] Positron-attachment to small molecules : Vibrational enhancement of positron affinities with configuration interaction level of multi-component molecular orbital approach2015

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      The International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering 2015 (ICCMSE 2015)
    • 発表場所
      Athens, Greece, Metropolitan
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] First-principles calculation for positron binding to molecules2014

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      XIXth Quantum Systems in Chemistry, Physics and Biology (QSCP2014)
    • 発表場所
      Tamsui, Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-11-11 – 2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] First-principles calculation for positron binding to molecules2014

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      10th Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists (WATOC2014)
    • 発表場所
      Santiago, Chile
    • 年月日
      2014-10-07 – 2014-10-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] First-principles calculation for positron binding to molecules2014

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      9th Congress on Electronic Structure: Principles and Applications. ESPA 2014
    • 発表場所
      Badajoz,Spain
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-component molecular theory for hydrogen-bonded systems and positronic compounds2014

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tachikawa
    • 学会等名
      5th French-Japanese Workshop on Computational Methods in Chemistry
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2014-06-30 – 2014-07-01
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 横浜市立大学量子物理化学研究室(立川研究室)

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 横浜市立大学 立川研究室

    • URL

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

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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