• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高位電子励起状態の高精度計算に向けた電子論の開発とフォトクロミック分子への応用

公募研究

研究領域高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築
研究課題/領域番号 17H05274
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学 (2018)
分子科学研究所 (2017)

研究代表者

柳井 毅  名古屋大学, 理学研究科(WPI), 教授 (00462200)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード理論計算 / フォトクロミック分子 / 多状態計算 / 励起状態 / 光化学 / 理論化学 / 電子相関 / フォトクロミズム / ラジカル
研究実績の概要

本年度H30では、以下の二つの成果を得た。(i)密度行列繰り込み群(DMRG)による構成で波動関数理論を基盤として、高位励起状態に対する高精度な理論的記述を可能とする方法論および計算法の開発を行い、高性能プログラムを完成させ、その性能評価を行い、良好な結果を得た。(ii)その手法を用いて、領域内研究者と協力して、種々のフォトクロミック化合物(ジアリールエテン誘導体等)の励起状態に対する計算を行った。(iii)同手法に溶媒効果を取り入れる手法開発を行ったJCTC 2018)
(i)では、電子励起状態の波動関数を高精度に求める理論のフレームワークとして、多参照理論に基づく電子状態理論DMRG-XMS-CASPT2法を開発した。多参照理論では、波動関数は複数の電子配置の量子的重ね合わせとして記述される。本研究では、このCASPT2法を複数の励起状態を効率よく数値的安定に求めることが可能な拡張理論XMS-CASPT2法の実装を行い、DMRG波動関数を参照関数とする組み合わせを実現した。そして、二種類のジアリールエテンの光異性反応に関する多状態エネルギーポテンシャルプロファイルを求めることができた(T. Yanai JCTC 2017)
(ii)本手法を用いて、種々のフォトクロミック化合物の励起状態に対する応用計算を行った。応用計算では、領域内の研究者と共同研究を実施した。A03グループの阿部教授らが開発したペンタアリルビイミダゾールのフォトクロミック分子の開発報告した(Y. Kobayashi JACS 2017)。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Large-scale relativistic complete active space self-consistent field with robust convergence2018

    • 著者名/発表者名
      Reynolds Ryan D.、Yanai Takeshi、Shiozaki Toru
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 149 号: 1 ページ: 014106-014106

    • DOI

      10.1063/1.5036594

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronically Excited Solute Described by RISM Approach Coupled with Multireference Perturbation Theory: Vertical Excitation Energies of Bioimaging Probes2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Ryosuke Y.、Yanai Takeshi、Kurashige Yuki、Yokogawa Daisuke
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 14 号: 11 ページ: 5673-5679

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.8b00599

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Circular Dichroism of an Unaromatic Planar [8]Annulene2018

    • 著者名/発表者名
      Jin Wen、Takayuki Uto、Jakub Chalupsky、Deborah L. Casher、Gerhard Raabe、Joerg Fleischhauer、Takeshi Yanai、Hayato Tsuji、Koichi Komatsu、Josef Michl
    • 雑誌名

      Journal of Physical Organic Chemistry

      巻: 印刷中 号: 8

    • DOI

      10.1002/poc.3854

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Observation of the Ultrafast Evolution of Open-Shell Biradical in Photochromic Radical Dimer2017

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Kobayashi, Hajime Okajima, Hikaru Sotome, Takeshi Yanai, Katsuya Mutoh, Yusuke Yoneda, Yasuteru Shigeta, Akira Sakamoto, Hiroshi Miyasaka, and Jiro Abe
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 139 号: 18 ページ: 6382-6389

    • DOI

      10.1021/jacs.7b01598

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherent singlet fission activated by symmetry breaking2017

    • 著者名/発表者名
      Miyata Kiyoshi、Kurashige Yuki、Watanabe Kazuya、Sugimoto Toshiki、Takahashi Shota、Tanaka Shunsuke、Takeya Jun、Yanai Takeshi、Matsumoto Yoshiyasu
    • 雑誌名

      Nature Chemistry

      巻: 9 号: 10 ページ: 983-989

    • DOI

      10.1038/nchem.2784

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Projector Augmented Wave Method Incorporated into Gauss-Type Atomic Orbital Based Density Functional Theory2017

    • 著者名/発表者名
      Xiong Xiao-Gen、Yanai Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 13 号: 7 ページ: 3236-3249

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.7b00404

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multistate Complete-Active-Space Second-Order Perturbation Theory Based on Density Matrix Renormalization Group Reference States2017

    • 著者名/発表者名
      Yanai Takeshi、Saitow Masaaki、Xiong Xiao-Gen、Chalupsky Jakub、Kurashige Yuki、Guo Sheng、Sharma Sandeep
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 13 号: 10 ページ: 4829-4840

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.7b00735

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] DMRG-based Multistate Multireference Perturbation Theory2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      ICQC 2018 Satellite Meeting, Theoretical Studies of Magnetic Systems: Methodological Developments and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高速量子多体アルゴリズムを用いた量子化学計算の進展2018

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      化学科セミナー ~物理化学研究の新潮流
    • 関連する報告書
      2018 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多参照電子状態の量子化学計算2018

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      富士フィルム(神奈川県南足柄市) 解析技術センターセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum chemistry with correlated many-electron theory2017

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      OKAZAKI - STRASBOURG Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Projector Augmented Wave Method Incorporated into Gauss-type Atomic Orbital Based Density Functional Theory2017

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      New Frontiers in Electron Correlation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum chemistry with highly entangled many-electron theory2017

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      2017 Summer Symposium of KCS-Physical Chemistry Division and 2017 Korea-Japan Molecular Science Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Projector Augmented Wave Method Incorporated into Gauss-type Atomic Orbital Based Density Functional Theory2017

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      The 11th Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advanced Multireference Electronic Structure Theory with ab initio Density Matrix Renormalization Group2017

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi