分子多体系における量子移動過程の理論とシミュレーション

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22550012
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 安藤 耕司 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90281641)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 電子移動 / プロトン移動 / 量子動力学 / 電子状態 / 分子シミュレーション

研究概要

溶液、固体結晶、蛋白質など分子が集合した凝縮物質系において、電子移動、励起エネルギー移動、プロトン(陽子)移動などの量子移動諸過程を記述するための基礎理論を開発し、コンピュータ・シミュレーション手法を実装、実行した。応用研究としては、プロトン移動性分子結晶における協同的誘電相転移の量子モンテカルロシミュレーション、水中の水素結合組み換えダイナミクスの量子波束シミュレーション、蛋白質中の長距離電子移動の経路解析、化学結合の電子波束シミュレーションなどにおいて一定の成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Initial value represented propagator for semiquantal squeezed state wave packet (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Ando
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 591 ページ: 179-184
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2013.11.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atoms-in- molecules analysis of the effect of intermolecular interactions on dielectric properties in hydrogen-bonded material 5-bromo-9-hydroxyphenalenone (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Otaki and Koji Ando
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 巻: 113 ページ: 386-392
  • DOI: 10.1002/qua.24058
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiquantal Molecular Dynamics Simulations of Hydrogen-Bond Dynamics in Liquid Water using Spherical Gaussian Wave Packets (2013)
  • 著者名/発表者名: Junichi Ono, Kim Hyeon-Deuk, and Koji Ando
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 巻: 113 ページ: 356-365
  • DOI: 10.1002/qua.24146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiquantal molecular dynamics simulations of hydrogen-bond dynamics in liquid water using multi- dimensional Gaussian wave packets (2012)
  • 著者名/発表者名: Junichi Ono and Koji Ando
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 137 ページ: 174503-1-18
  • DOI: 10.1063/1.4762840
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fragment Molecular Orbital Study on Electron Tunneling Mechanisms in Bacterial Photosynthetic Reaction Center (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kitoh-Nishioka and Koji Ando
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 116 ページ: 12933-12945
  • DOI: 10.1021/jp3062948
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermolecular diatomic energies of a hydrogen dimer with non-Born- Oppenheimer nuclear and electron wave packets (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim Hyeon-Deuk and Koji Ando
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 532 ページ: 124-130
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2012.02.073
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron wave packet modeling of chemical bonding : Floating and breathing minimal packets with perfect-pairing valence-bond spin coupling (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ando
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 523 ページ: 134-138
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2011.12.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational spectroscopy and relaxation of an anharmonic oscillator coupled to harmonic bath (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Joutsuka and K. Ando
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 134 ページ: 204511-1-12
  • DOI: 10.1063/1.3594093
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic coupling calculation and pathway analysis of electron transfer reaction using ab initio fragment-based method. I. FMO-LCMO approach (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Nishioka and K. Ando
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 134 ページ: 204109-1-12
  • DOI: 10.1063/1.3594100
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of intermolecular hydrogen bond on dielectric properties in hydrogen-bonded material 5-bromo-9-hydroxyphenalenone : theoretical investigation (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Otaki and K. Ando
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 13 ページ: 10719- 10728
  • DOI: 10.1039/C1CP20264B
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathway analysis of super-exchange electronic couplings in electron transfer reactions using a multi-configuration self-consistent field method (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishioka and K.Ando
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 13 ページ: 7043-7059
  • DOI: 10.1039/C0CP01051K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Proton Transfer and Vibrational Relaxation in Dilute Hydrofluoric Acid (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Joutsuka and K.Ando
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry A 巻: 115 ページ: 678-684
  • DOI: 10.1021/jp108413p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration Structure in Dilute Hydrofluoric Acid (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Joutsuka and K.Ando
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry A 巻: 115 ページ: 671-677
  • DOI: 10.1021/jp108147e
  • 査読あり
• [雑誌論文] The axial methionine ligand may control the redox reorganizations in the active site of blue copper proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ando
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 133 ページ: 175101-1-9
  • DOI: 10.1063/1.3495983
  • 査読あり
• [学会発表] Electron and nuclear wave packet modeling of chemical bonding and dynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: KojiAndo
  • 学会等名: 5th JCS International Symposium on Theoretical Chemistry
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2013-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Electron Wave Packet Modeling of Chemical Bonding (2013)
  • 著者名/発表者名: KojiAndo
  • 学会等名: The 8th Congress of the International Society of Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: Budapest, Hungar
  • 年月日: 2013-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] Semiquantal wave packet molecular dynamics simulation of hydrogen-bond dynamics in water (2013)
  • 著者名/発表者名: KojiAndo, Junichi Ono, Kim Hyeon- Deuk
  • 学会等名: The 15th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Sentosa, Singapore
  • 年月日: 2013-08-22
• [学会発表] Ab Initio Electron Transfer Pathway Analysis in Biomolecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kitoh-Nishioka, KojiAndo
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR)2013
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2013-06-25
• [学会発表] Electron wave packet modeling of chemical bonding (2013)
  • 著者名/発表者名: KojiAndo
  • 学会等名: 第29回化学反応討論会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-06-06
• [学会発表] Semiquantal wave packet molecular dynamics simulation of hydrogen-bond dynamics in water (2013)
  • 著者名/発表者名: KojiAndo, Junichi Ono, Kim Hyeon- Deuk
  • 学会等名: 16th International Conference on Time- Resolved Vibrational Spectroscopy
  • 発表場所: Beppu, Japan
  • 年月日: 2013-05-24
• [学会発表] Semiquantal Wave Packet Molecular Dynamics Simulation of Hydrogen-Bond Dynamics in Water (2012)
  • 著者名/発表者名: KojiAndo
  • 学会等名: Workshop on Structure and Dynamics of Water in Gas, Liquid and Solid Phases
  • 発表場所: 台湾大学中央研究院原子興分子科学研究所
  • 年月日: 2012-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Electron Transfer Pathway Analysis in Bacterial Photosynthetic Reaction Center (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kitoh-Nishioka and Koji Ando
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 台湾大学中央研究院原子興分子科学研究所
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] 光合成バクテリア反応中心における電子トンネル移動機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭-西岡宏任,安藤耕司
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンハス
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 電子とプロトンのダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 安藤耕司
  • 学会等名: CMSI第一部会「新物質新量子相の基礎科学」夏の学校
  • 発表場所: タカミヤビレッジホテル樹林(山形県蔵王)
  • 年月日: 2012-08-20
  • 招待講演
• [学会発表] Electron transfer pathway analysis in large biomolecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kitoh-Nishioka and Koji Ando
  • 学会等名: China-Japan-Korea Tripartite Workshop on Theoretical and Computational Chemistry
  • 発表場所: 北京大学
  • 年月日: 2012-07-19
  • 招待講演
• [学会発表] Electron transfer pathway analysis in large biomolecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kitoh-Nishioka and Koji Ando
  • 学会等名: ISSP-CMSI international symposium on MAterial Simulation in Petaflops era (MASP2012)
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 年月日: 2012-07-12
  • 招待講演
• [学会発表] Semiquantal Wave Packet Molecular Dynamics Simulation of Hydrogen-Bond Dynamics in Water (2012)
  • 著者名/発表者名: KojiAndo
  • 学会等名: 2012, Workshop on Exploring the Structures and Dynamics of Water at Interfaces
  • 発表場所: 台湾大学中央研究院原子興分子科学研究所
  • 年月日: 2012-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Floating and Breathing Minimal Electron Wave Packet Modeling of Chemical Bonding (2012)
  • 著者名/発表者名: KojiAndo
  • 学会等名: 第28回化学反応討論会
  • 発表場所: 九州大学筑紫キャンハス
  • 年月日: 2012-06-06
• [学会発表] 浮動幅可変ガウス波束と原子価結合法による化学結合の記述 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安藤耕司
  • 学会等名: 第15回理論化学討論会
  • 発表場所: 仙台市福祉プラザ
  • 年月日: 2012-05-24
• [学会発表] FMO- LCMO法を用いた長距離電子移動反応の理論的研究II (2012)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭-西岡宏任,安藤耕司
  • 学会等名: 第15回理論化学討論会
  • 発表場所: 仙台市福祉プラザ
  • 年月日: 2012-05-24
• [学会発表] Electron Wave Packet Modeling of Chemical Bonding (2012)
  • 著者名/発表者名: Koji Ando
  • 学会等名: JST International Symposium on Multi- scale Simulation of Condensed-phase Reacting Systems
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-05-10
• [学会発表] Fragment Molecular Orbital Study on Electron Tunneling Mechanism of Electron Transfer Reaction from Heme c-559 to Photo- oxidized Special Pair P960+ in Bacterial Photosynthetic Reaction Center (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kitoh-Nishioka and Koji Ando
  • 学会等名: JST International Symposium on Multi-scale Simulation of Condensed-phase Reacting Systems
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-05-10
• [学会発表] Enhancement of dipole moment in hydrogen-bonded molecular crystal 5-bromo-9- hydroxyphenalenone : Computational study (2012)
  • 著者名/発表者名: 大滝大樹・安藤耕司
  • 学会等名: NTHU-KAIST-KYOTO junior chemist symposium
  • 発表場所: National Tsing Hua University
  • 年月日: 2012-02-15
• [学会発表] The effect of intermolecular interactions on dielectric properties in hydrogen-bonded molecular crystal 5-X-9-hydroxyphenalenone (X=Br, I, Methyl) (2011)
  • 著者名/発表者名: 大滝大樹・安藤耕司
  • 学会等名: New Zealand Institute of Chemistry Conference 2011
  • 発表場所: The University of Waikato
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] 楕円状ガウス波束を用いた水の準量子的分子動力学シミュレーション:水素結合の組み換えに伴う核の量子揺らぎのメカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野純一・安藤耕司
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] プロトン移動性分子結晶5-ブロモ-9-ヒドロキシフェナレノンにおける誘電物性の理論的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大滝大樹・安藤耕司
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] フラグメント分子軌道法を用いた電子移動反応の電子的相互作用計算と経路解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西岡宏任・安藤耕司
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Analysis of the effect of intermolecular interactions on dielectric properties in hydrogen-bonded material 5-bromo-9-hydroxyphenalenone (2011)
  • 著者名/発表者名: 大滝大樹・安藤耕司
  • 学会等名: 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2011-09-03
• [学会発表] Electronic coupling calculation and pathway analysis of electron transfer reaction by using ab initio fragment-based method (2011)
  • 著者名/発表者名: 西岡宏任・安藤耕司
  • 学会等名: 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2011-09-03
• [学会発表] Simple wavepacket modeling of electron and nuclear dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: 安藤耕司
  • 学会等名: 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2011-09-03
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum effects on hydrogen-bond network dynamics in water (2010)
  • 著者名/発表者名: 安藤耕司
  • 学会等名: 第26回化学反応討論会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンハス
  • 年月日: 2010-06-02
• [図書] 高次π空間の創発と機能開発4.1節光合成反応中心における長距離電子移動の経路解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭-西岡宏任・安藤耕司
  • 出版者: シーエムシー出版