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本課題では、古典分子動力学法、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法、第一原理法、数値シミュレーション等の理論的手法を用いて、星間分子雲から原始惑星系に至るプロセスで起こる氷および有機物の生成・進化の過程をミクロおよびマクロな視点から解明することを目的として研究を実施した。この目的を達成するために、(1)アモルファス表面構造の解明、(2)アモルファス表面における吸着・拡散および表面反応機構の解明、(3)原始惑星系における低分子の熱変性過程の解明、(4)星間分子雲および原始惑星系における分子進化シナリオの構築、以上四つの個別目標を設定して研究を進めた。目標(1)(2)については分子シミュレーションを手法とするミクログループが、目標(3)(4)については数値シミュレーションを手法とするマクログループが担当し、各課題を推進した。
研究の成果として、項目(1)では、古典分子動力学法を用いた計算により、極低温下のアモルファス氷とアモルファスフォルステライトの表面構造を明らかにした。項目(2)では、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法を用いて氷表面上に吸着した水ダイマーおよびアンモニアダイマーの拡散機構を解析し、表面拡散のメカニズムを明らかにした。項目(3)では、数値シミュレーションにより氷ダストの蒸発が生じる衝撃波条件を解析し、CO2氷が典型的な降着衝撃波により昇華可能であることを示した。項目(4)では、塵表面反応を含めた化学反応計算や重水素濃縮過程のモデル化に成功した。これらの成果は随時、学術論文や学会等で報告しており、いずれも高く評価されている。
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