2001 年度実績報告書

全自由度を考慮したアブイニシオ・ダイナミックス法の開発と反応系への応用

研究課題

研究課題/領域番号	13640494
研究機関	北海道大学
研究代表者	田地川浩人北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10207045)
キーワード	反応ダイナミックス / 水クラスター / 分子軌道法 / トラジェクトリー / S_N2反応 / 材料開発 / イオン化 / 溶媒効果
研究概要	本研究では、ポテンシャル面を解析関数にフイッティングする事無しに、各時間で全エネルギーおよび全原子核上のエネルギー勾配を計算しながら、反応軌跡を時間発展する方法(ダイレクト・アブイニシオ・ダイナミックス法)の開発およびその反応系への応用を目的とし、以下の研究を遂行した。特に本年度は「クラスターのイオン化ダイナミックス、および電子捕捉ダイナミックス」および「S_N2反応へのクラスター場(溶媒分子)の効果」について研究し、その反応メカニズムの解明、および、今後の実験計画の指針となるモデルの構築を行った。具体的な研究成果を以下に示す。 ●クラスターの光イオン化(および電子付加)ダイナミックスの実時間追尾水クラスターのイオン化過程および電子捕捉過程を、ダイレクト・アブイニシオ・ダイナミックス法により理論的に研究し、1)反応チャンネルを支配している因子の解明、および、2)これらの反応チャンネルを制御する方法の開発を解明した。特に、水のイオン化の初期過程では、イオン化された1つの水価カチオンのプロトンが隣接する水分子に引き抜かれて、水酸気基イオンになり、その後、周りの水分子の再配向が起こることを明らかにした。水クラスターの電子捕捉過程では、表面状態溶媒和から、内部へ徐々に捕捉されていく過程が存在することを明らかにした。 ●S_N2反応へのクラスター場(溶媒分子)の効果 S_N2反応(OH-+CH_3Cl)への溶媒効果を理論的に研究した。この反応の生成チャンネルとして、3体解離(CH_3OH+Cl^-+H_2O)、ハロゲンの水和(Cl^--H_2O+CH_3OH)、およびCH_3OHの水和の3つの反応チャンネルがあることを明らかにした。さらに、それらの反応チャンネルは、衝突前の水分子の位置により、支配されていることを明らかにした。また、それらのチャンネルの分岐比が衝突エネルギーにより、大きく変化することを理論的に予測した。

研究成果
(11件)

すべてその他

すべて文献書誌 (11件)

[文献書誌] Tachikawa, H.: "Collision Energy Dependence on the Microsolvated S_N2 Reaction of F^-(H_2O) with CH_3Cl : A Full dimensional Ab-initio Direct Dynamics Study"J. Phys. Chem. A.,. 105. 1260-1266 (2001)
[文献書誌] Tachikawa, H.: "Vibrational frequency-shifts of H_2O caused by complex formation with a molecular cation : A density Functional Study"Phys. Chem. Chem. Phys.,. 3. 3052-3056 (2001)
[文献書誌] Tachikawa, H.: "An ab-initio MO study on the Structures and Electronic States of Hydrogen-Bonded O_3-HF and SO_2-HF complexes"Inorg. Chem.,. 40. 1167-1171 (2001)
[文献書誌] Tachikawa, H.: "Ab-initio MO calculations of hyperfine coupling constants of hydronium radical H_3O"Chem. Phys. Lett.,. 335. 305-310 (2001)
[文献書誌] Tachikawa, H.: "A full dimensional direct ab-initio dynamics study of the electron capture by SF_6"Chem. Phys.,. 264. 81-89 (2001)
[文献書誌] Tachikawa, H.: "Ab-initio MO calculations of the decay processes of HFCO on the trip let energy surface"J. Mol. Struct.(THEOCHEM),. 538. 261-266 (2001)
[文献書誌] Aoki, Y.: "The electronic and magnetic properties of LaCrO4 and Ndl-xCaxCrO4(x=0-0.2) and the conduction mechanism"J. Mater. Chem.,. 11. 1214-1221 (2001)
[文献書誌] Tachikawa, H.: "Ab initio molecular dynamics (MD)calculations of chyperfine coupling constants of methyl radical"Chem. Phys. Lett.,. 352. 113-119 (2002)
[文献書誌] Shimizu, A.: "Diffusion of Li^+ ion in graphite cluster model at 800K : a direct molecular orbital dynamics study"J. Phys. Chem. Solid,. 64. 619-624 (2002)
[文献書誌] Tachikawa, H.: "A full dimensional ab initio direct trajectory study on the ionization dynamics of SiH_4"Phys. Chem. Chem. Phys.,. 4(in press). (2002)
[文献書誌] 田地川浩人: "ダイレクト・アブイニシオ・トラジェクトリー法の開発と化学反応への応用"放射線化学. 72. 25-30 (2001)

2001 年度 実績報告書

全自由度を考慮したアブイニシオ・ダイナミックス法の開発と反応系への応用

研究代表者

田地川 浩人 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10207045)

研究成果

[文献書誌] Tachikawa, H.: "Collision Energy Dependence on the Microsolvated S_N2 Reaction of F^-(H_2O) with CH_3Cl : A Full dimensional Ab-initio Direct Dynamics Study"J. Phys. Chem. A.,. 105. 1260-1266 (2001)

[文献書誌] Tachikawa, H.: "Vibrational frequency-shifts of H_2O caused by complex formation with a molecular cation : A density Functional Study"Phys. Chem. Chem. Phys.,. 3. 3052-3056 (2001)

[文献書誌] Tachikawa, H.: "An ab-initio MO study on the Structures and Electronic States of Hydrogen-Bonded O_3-HF and SO_2-HF complexes"Inorg. Chem.,. 40. 1167-1171 (2001)

[文献書誌] Tachikawa, H.: "Ab-initio MO calculations of hyperfine coupling constants of hydronium radical H_3O"Chem. Phys. Lett.,. 335. 305-310 (2001)

[文献書誌] Tachikawa, H.: "A full dimensional direct ab-initio dynamics study of the electron capture by SF_6"Chem. Phys.,. 264. 81-89 (2001)

[文献書誌] Tachikawa, H.: "Ab-initio MO calculations of the decay processes of HFCO on the trip let energy surface"J. Mol. Struct.(THEOCHEM),. 538. 261-266 (2001)

[文献書誌] Aoki, Y.: "The electronic and magnetic properties of LaCrO4 and Ndl-xCaxCrO4(x=0-0.2) and the conduction mechanism"J. Mater. Chem.,. 11. 1214-1221 (2001)

[文献書誌] Tachikawa, H.: "Ab initio molecular dynamics (MD)calculations of chyperfine coupling constants of methyl radical"Chem. Phys. Lett.,. 352. 113-119 (2002)

[文献書誌] Shimizu, A.: "Diffusion of Li^+ ion in graphite cluster model at 800K : a direct molecular orbital dynamics study"J. Phys. Chem. Solid,. 64. 619-624 (2002)

[文献書誌] Tachikawa, H.: "A full dimensional ab initio direct trajectory study on the ionization dynamics of SiH_4"Phys. Chem. Chem. Phys.,. 4(in press). (2002)

[文献書誌] 田地川浩人: "ダイレクト・アブイニシオ・トラジェクトリー法の開発と化学反応への応用"放射線化学. 72. 25-30 (2001)

2001 年度実績報告書

田地川浩人北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10207045)