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2012 年度 研究成果報告書

実時間発展形式の分子理論の開発および非平衡過程への実践的応用

研究課題

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研究課題/領域番号 22655008
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 物理化学
研究機関早稲田大学

研究代表者

中井 浩巳  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00243056)

連携研究者 斉藤 真司  分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 教授 (70262847)
研究期間 (年度) 2010 – 2012
キーワードRT-TDDFT法 / 電子・核軌道理論 / 非定常状態 / 非平衡状態 / 量子化学計算
研究概要

本研究では、ガウス型軌道(GTO)基底を用いた実時間発展形式-時間依存密度汎関数理論(RT-TDDFT)の計算手法を開発した。特に、高次の非線形過程にも対応した一般式を導出し、また、原子核の時間発展も考慮した定式化も行った。さらに、単に理論・プログラム開発だけでなく、高次の非線形励起過程や励起状態の超高速な緩和過程についても理論的に解明した。

  • 研究成果

    (63件)

すべて 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (32件) (うち査読あり 32件) 学会発表 (22件) 図書 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Linearity condition for orbital energies in density functional theory (III) : Benchmark of total energies2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Imamura, R. Kobayashi, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Compt. Chem.

      巻: (in press)

    • DOI

      DOI:10.1002/jcc.23243

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An analytical energy gradient method for divide-and-conquer second-order Moller-Plesset perturbation theory2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 138(4) ページ: 044102

    • DOI

      DOI:10.1063/1.4776228

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessment of local response dispersion method for open-shell systems2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Ikabata, H. Nakai
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 556 ページ: 386-392

    • DOI

      DOI:10.1016/j.cplett.2012.11.088

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Divide-and-conquer electronic-structure study on the mechanism of the West Nile Virus NS3 protease inhibitor2013

    • 著者名/発表者名
      P. Saparpakorn, M. Kobayashi, H. Naka
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 86(1) ページ: 67-74

    • DOI

      DOI:10.1246/bcsj.20120165

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Divide-and-conquer based quantum chemical study for interaction between HIV-1 reverse transcriptase and MK-4965 inhibitor2013

    • 著者名/発表者名
      P. Saparpakorn, M. Kobayashi1, S. Hannongbua, H. Nakai
    • 雑誌名

      Int. J. Quantum Chem.

      巻: 113(4) ページ: 510-517

    • DOI

      DOI:10.1002/qua.24164

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-consistent field treatment and analytical energy gradient of local response dispersion method2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Ikabata, T. Sato, H. Nakai
    • 雑誌名

      Int. J. Quantum Chem.

      巻: 113(3) ページ: 257-262

    • DOI

      DOI:10.1002/qua.24092

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Divide-and-conquer-based symmetry adapted cluster method : synergistic effect of subsystem fragmentation and configuration selection2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshikawa, M. Kobayashi1, H. Nakai
    • 雑誌名

      Int. J. Quantum Chem.

      巻: 113(3) ページ: 218-223

    • DOI

      DOI:10.1002/qua.24093

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linearity condition for orbital energies in density functional theory (IV) : determination of range-determining parameter2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Imamura, R. Kobayashi, H. Nakai
    • 雑誌名

      Int. J. Quantum Chem.

      巻: 113(3) ページ: 245-251

    • DOI

      DOI:10.1002/ qua.24093

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accelerating convergence in the antisymmetric product of strongly orthogonal geminals method2013

    • 著者名/発表者名
      M. Tarumi, M. Kobayashi1, H. Nakai
    • 雑誌名

      Int. J. Quantum Chem.

      巻: 113(3) ページ: 239-244

    • DOI

      DOI:10.1002/qua.24045

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized Moller-Plesset multi-configuration perturbation theory applied to open-shell antisymmetric product of strongly orthogonal geminals reference wavefunction2012

    • 著者名/発表者名
      M. Tarumi, M. Kobayashi, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory Comp.

      巻: 8(11) ページ: 4330-4335

    • DOI

      DOI:10.1021/ct300789a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local unitary transformation method for large-scale two-component relativistic calculations. II. Extension to two-electron Coulomb Interaction2012

    • 著者名/発表者名
      J. Seino, H. Nakai, J.
    • 雑誌名

      Chem. Phys.

      巻: 137(14) ページ: 144101

    • DOI

      DOI:10.1063/1.4757263

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extension of local response dispersion method to excited state calculation based on time-dependent density functional theory2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Ikabata, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 137(12) ページ: 124106

    • DOI

      DOI:10.1063/1.4754508

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local unitary transformation method for large-scale two-component relativistic calculations: case for a one-electron Dirac Hamiltonian2012

    • 著者名/発表者名
      J. Seino, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 136(24) ページ: 244102

    • DOI

      DOI:10.1063/1.4729463

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of the explicitly correlated Gaussian-nuclear orbital plus molecular orbital theory : incorporation of electron-electron correlation2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nishizawa, Y. Imamura, Y. Ikabata, H. Nakai
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 533 ページ: 100-105

    • DOI

      DOI:10.1016/j.cplett.2012.02.070

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic hyperpolarizability calculations of large systems : the linear-scaling divide-and-conquer approach2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, T. Touma, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 136(8) ページ: 084108

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3687341

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constrained self-consistent field method revisited toward theoretical designs of functional materials under external field2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamagata, Y. Imamura, H. Nakai
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 530 ページ: 132-136

    • DOI

      DOI:10.1016/j.cplett.2012.01.065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical analysis on catalytic activity of metal surfaces on reaction of hypophosphite ion2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kunimoto, H. Nakai, T. Homma
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 80(3) ページ: 126-131

    • DOI

      DOI:10.5796/ electrochemistry.80.126

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of electron-repulsion integral of the explicitly correlated Gaussian-nuclear orbital plus molecular orbital theory2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nishizawa, M. Hoshino, Y. Imamura, H. Nakai
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 521 ページ: 142-149

    • DOI

      DOI:10.1016/j.cplett.2011.11.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bond energy analysis revisited and designed toward a rigorous methodology2011

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai, H. Ohashi, Y. Imamura, Y. Kikuchi
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 135(12) ページ: 124105

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3636387

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linearity condition for orbital energies in density functional theory (II) : application to global hybrid functional2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Imamura, R. Kobayashi, H. Nakai
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 513(1-3) ページ: 130-135

    • DOI

      DOI:10.1016/j.cplett.2011.07.061

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear-scaling divide-and-conquer second-order Moller-Plesset perturbation calculation for open-shell systems : implementation and application2011

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshikawa, M. Kobayashi, H. Nakai
    • 雑誌名

      Theor. Chem. Acc.

      巻: 130(2-3) ページ: 411-417

    • DOI

      DOI:10.1007/s00214-011-1008-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rigorous non-Born-Oppenheimer theory : combination of explicitly correlated Gaussian method and nuclear orbital plus molecular orbital theory2011

    • 著者名/発表者名
      M. Hoshino, H. Nishizawa, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 135(2) ページ: 024111

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3609806

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Density functional theory analysis of reaction mechanism of hypophosphite ions on metal surfaces2011

    • 著者名/発表者名
      M. Kunimoto, T. Shimada, S. Odagiri, H. Nakai, T. Homma
    • 雑誌名

      J. Electrochem. Soc.

      巻: 158(9) ページ: D585-D589

    • DOI

      DOI:10.1149/1.3609000

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite-field evaluation of static (hyper)polarizabilities based on the linear-scaling divide-and-conquer method2011

    • 著者名/発表者名
      T. Touma, M. Kobayashi, H. Nakai
    • 雑誌名

      Theor. Chem. Acc.

      巻: 130(4-6) ページ: 701-709

    • DOI

      DOI:10.1007/s00214-011-0964-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-level hierarchical parallelization of second-order Moller-Plesset perturbation calculations in divide-and-conquer method2011

    • 著者名/発表者名
      M. Katouda, M. Kobayashi, H. Nakai, S. Nagase
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 32(13) ページ: 2756-2764

    • DOI

      DOI:10.1002/jcc.21855

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy expression of the chemical bond between atoms in metal oxides2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Shinzato, Y. Saito, M. Yoshino, H. Yukawa, M. Morinaga, T. Baba, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Solids

      巻: 72 ページ: 853-861

    • DOI

      DOI:10.1016/j.jpcs.2011.03.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linearity condition for orbital energies in density functional theory : Construction of orbital-specific hybrid functional2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Imamura, R. Kobayashi, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 132(12) ページ: 124113

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3569030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interpretation of intermolecular geometric isotope effect in hydrogen bonds : nuclear orbital plus molecular orbital study2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Ikabata, Y. Imamura, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 115(8) ページ: 1433-1439

    • DOI

      DOI:10.1021/jp111062n

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconsidering an analytical gradient expression within a divide-and-conquer self-consistent field approach : exact formula and its approximate treatment2011

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, T. Kunisada, T. Akama, D. Sakura, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 134(3) ページ: 034105

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3524337

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Divide-and-conquer self-consistent field calculation for open-shell systems : implementation and application2010

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, T. Yoshikawa, H. Nakai
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 500(1-3) ページ: 172-177

    • DOI

      DOI:10.1016/j.cplett.2010.10.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local response dispersion method II. Generalized multicenter interactions2010

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, H. Nakai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 133(19) ページ: 194101

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3503040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized Moller-Plesset partitioning in multiconfiguration perturbation theory2010

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, A. Szabados, H. Nakai, P. Surjan
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory Comp.

      巻: 6(7) ページ: 2024-2033

    • DOI

      DOI:10.1021/ct1001939

    • 査読あり
  • [学会発表] Expansion and deepening of quantum chemical methods toward real science2013

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai
    • 学会等名
      17th International Annual Symposium on Computational Science and Engineering (ANSCSE17)
    • 発表場所
      Khon Kaen, Thailand
    • 年月日
      20130300
  • [学会発表] 非局所励起状態に対する分割統治(DC)型線形スケーリング法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京(東京大学)
    • 年月日
      20120900
  • [学会発表] Symmetry rules for electronic excitations between degenerate orbitals in high-symmetry systems2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai
    • 学会等名
      XXI International Symposium on The Jahn-Teller Effect : Physics and Chemistry of Symmetry Breaking (JT-XXI)
    • 発表場所
      Tukuba, Japan
    • 年月日
      20120800
  • [学会発表] Linear-scaling divide-and- conquer calculations for nonlocal excited states of large systems2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai
    • 学会等名
      17th Quantum Systems in Chemistry and Physics (QSCP-XVII)
    • 発表場所
      Turku, Finland
    • 年月日
      20120800
  • [学会発表] 核・電子軌道(NOMO)法における振動波動関数の解析2012

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 学会等名
      第15回理論化学討論会
    • 発表場所
      宮城(仙台福祉プラザ)
    • 年月日
      20120500
  • [学会発表] Challenges toward practical quantum chemical method2011

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai
    • 学会等名
      The 5th Asian Pacific Conference on Theoretical & Computational Chemistry (APCTCC-5)
    • 発表場所
      Rotorua, New Zealand
    • 年月日
      20111200
  • [学会発表] Two-component relativistic quantum theory for large systems2011

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai
    • 学会等名
      Recent Advances in Many-Electron Theories II (RAMET-II)
    • 発表場所
      Puri, India
    • 年月日
      20111200
  • [学会発表] 電子状態理論と高次系分子科学2011

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 学会等名
      分子研研究会『実験と理論による高次分子システムの機能発現の分子論的理解』
    • 発表場所
      岡崎,
    • 年月日
      20111100
  • [学会発表] Relativistic quantum theory for large systems2011

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai
    • 学会等名
      16th Quantum Systems in Chemistry and Physics (QSCP-XVI)
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 年月日
      20110900
  • [学会発表] Novel approaches in density functional theory to treat core excitations and weak interactions2011

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai
    • 学会等名
      The 9th Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists (WATOC2011)
    • 発表場所
      Santiago de Compostela, Spain
    • 年月日
      20110700
  • [学会発表] 理論化学の新展開2011

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2011春季年会&10周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      大岡山
    • 年月日
      20110600
  • [学会発表] Linear-scaling electronic structure calculation program based on divide-and-conquer method2011

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai, M. Kobayashi
    • 学会等名
      International Conference on Computational Science (ICCS2011)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      20110600
  • [学会発表] 2次元紫外・可視分光法の3次応答への拡張2011

    • 著者名/発表者名
      平塚暁裕、赤間知子、矢ヶ崎琢磨、斉藤真司、中井浩巳
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2011春季年会&10周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学・東京.
    • 年月日
      20110600
  • [学会発表] Development of linear-scaling electronic-structure calculation based on divide-and-conquer approach2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Nakai
    • 学会等名
      ACS Spring 2011 National meeting & Exposition
    • 発表場所
      Anaheim (USA)
    • 年月日
      20110300
  • [学会発表] 電子状態理論の理論開発とプログラム公開 : 分割統治(DC)法のGAMESS実装を例に2011

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 学会等名
      スーパーコンピュータワークショップ2011
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20110100
  • [学会発表] Meso-scale Quantum Chemistry2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Nakai
    • 学会等名
      The 5th Global COE International Symposium on 'Practical Chemical Wisdom'
    • 発表場所
      Tokyo (Japan)
    • 年月日
      20110100
  • [学会発表] Theoretical study on the electronic structure and catalytic activity of metal complex, cluster, and surface2010

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Nakai
    • 学会等名
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      20101200
  • [学会発表] Recent development of divide-and-conquer electronic structure calculation : Application to open-shell system2010

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Nakai
    • 学会等名
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      20101200
  • [学会発表] Linear-Scaling Divide-and-Conquer Electronic Structure Theory2010

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Nakai
    • 学会等名
      Workshop on Simulation and Modeling of Emerging Electronics (SMEE)
    • 発表場所
      Hong Kong (China)
    • 年月日
      20101200
  • [学会発表] 大規模電子相関計算手法に対する最近の発展2010

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会2010
    • 発表場所
      堺
    • 年月日
      20100900
  • [学会発表] Novel Approaches for Core Excitations and Weak Interactions in Density Functional Theory (II)2010

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Nakai
    • 学会等名
      The Fifteenth International Workshop on Quantum Systems in Chemistry and Physics (QSCP-XV)
    • 発表場所
      Cambridge (UK)
    • 年月日
      20100800-0900
  • [学会発表] 実在系の電子状態理論 : 成果と課題2010

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 学会等名
      科研費特定領域「実在系の分子理論」シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20100700
  • [図書] Description of core ionized and excited states by density functional theory and time-dependent density functional theory, 'Quantum Systems in Chemistry and Physics : Progress in Methods and Applications' Progress in Theoretical Chemistry and Physics, B 26, K. Nishikawa, J. Maruani, E. J. Brandas, G. Delgado-Barrio, P. Piecuch, (Eds.)2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Imamura, H. Nakai
    • 総ページ数
      275-308
  • [図書] 化学原理の発見 : 縮重系励起の対称則, J. Comput. Chem. Jpn., 11(1)2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nakai
    • 総ページ数
      1-12
  • [図書] 巨大分子系の量子化学法,CSJカレントレビュー・シリーズ第8巻「巨大分子系の計算化学-超大型計算機時代の理論化学の新展開」2012

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 総ページ数
      52-60
  • [図書] 量子化学に基づく原子・分子のシミュレーション,日本シミュレーション学会誌「シミュレーション」, 30(4)2011

    • 総ページ数
      5-12
  • [図書] 理論化学における理論の革新,化学のブレークスルー2011

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 総ページ数
      159-163
    • 出版者
      化学同人
  • [図書] 炭素原子の電子配置,「炭素学」, 田中一義, 東原秀和, 篠原久典編2011

    • 著者名/発表者名
      中井浩巳
    • 総ページ数
      19-38
    • 出版者
      化学同人
  • [図書] ナノ科学のための分割統治量子化学計算法,ナノ学会会報「次世代スパコン特集」, 9(2)2011

    • 著者名/発表者名
      小林正人, 中井浩巳
    • 総ページ数
      85-89
  • [図書] How does it become possible to treat delocalized and/or open-shell systems in fragmentation-based linear-scaling electronic structure calculation : the case of divide-and-conquer method, Phys. Chem. Chem. Phys.

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, H. Nakai
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.waseda.ac.jp/nakai/

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公開日: 2014-08-29  

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