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2012 年度 実施状況報告書

水素結合分子集団の量子振動状態に関する新規高精度シミュレーション手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23550011
研究機関金沢大学

研究代表者

三浦 伸一  金沢大学, 数物科学系, 准教授 (10282865)

キーワード経路積分 / 変分経路積分 / 量子モンテカルロ / 分子動力学法 / 水
研究概要

水分子に対して変分経路積分分子動力学計算を実施した。水分子の振動状態を記述するための試行関数に関していくつかの変分パラメータのセットを準備し,各セットに対する計算を実行することにより,試行関数の質の計算効率等への影響を検討した。変分経路積分法は,たとえ貧弱な試行関数を用いても,自動的に正しい基底状態を取り出すことが理論的にわかっている。実際,計算を実施して驚いたことは,水分子が解離してしまい束縛状態を記述できないような試行関数を用いても,変分経路積分計算を行うことにより数値的な正解が得られたということである。このような数値的な頑強さは,自由度が大きくなり精密な試行関数の構築が難しくなるような場合にも,安心してこの手法を適用することができることを意味しており,大きな利点の一つとなる。一方,最適化が進んだ変分パラメータのセットを用いると,予期されたことではあるが,計算効率は大幅に改善されることがわかった。つまり,効率的に多自由度系の計算を実施するためには,試行関数の最適化が重要であることを定量的に示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

量子振動状態を記述する試行波動関数の質が、変分経路積分計算の効率に及ぼす影響については、水分子に対して実施し、この方向の努力はおおむね順調に進展している。一方、多分子系での試行関数の構築に関して、実装に向け問題点を検討中である。

今後の研究の推進方策

今後は、多分子系の試行関数の構築を進めるとともに、分子系を記述する断熱ポテンシャル面を電子状態理論を用いて系統的に改善する手法について検討する。

次年度の研究費の使用計画

今年度までに得られた結果を発表するための旅費に主にあてる予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] A variational path integral molecular dynamics method applied to molecular vibrational fluctuations2012

    • 著者名/発表者名
      S. Miura
    • 雑誌名

      Mol. Simu.

      巻: 38 ページ: 378-383

    • DOI

      10.1080/08927022.2010.543971

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study of spontaneous polarization and water dipole moment in ferroelectric ice XI2012

    • 著者名/発表者名
      F. Ishii, K. Terada, and S. Miura
    • 雑誌名

      Mol. Simu.

      巻: 38 ページ: 369-372

    • DOI

      10.1080/08927022.2010.536547

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variational path integral molecular dynamics study of small para-hydrogen clusters2012

    • 著者名/発表者名
      S. Miura
    • 雑誌名

      Progress in Theoretical Chemistry and Physics

      巻: 26 ページ: 427-447

    • 査読あり
  • [学会発表] 第一原理インスタントン法の開発と応用2013

    • 著者名/発表者名
      河津励,三浦伸一
    • 学会等名
      「グランドチャレンジ・アプリケーションの研究開発」公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京大山上会館,東京都
    • 年月日
      20130311-20130311
  • [学会発表] Development of the ab initio instanton method for tunneling processes in molecular systems2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kawatsu and S. Miura
    • 学会等名
      International Symposium on Computational Science 2013
    • 発表場所
      Kakuma Campus, Kanazawa Univ., Kanazawa, Japan
    • 年月日
      20130218-20130221
    • 招待講演
  • [学会発表] 第一原理変分経路積分分子動力学法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      三浦伸一,河津励
    • 学会等名
      第25回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      九州大西新プラザ,福岡県
    • 年月日
      20121126-20121128
  • [学会発表] 半古典的インスタントン法によるトンネル経路解析2012

    • 著者名/発表者名
      河津励,三浦伸一
    • 学会等名
      第25回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      九州大西新プラザ,福岡県
    • 年月日
      20121126-20121128
  • [学会発表] 経路積分分子動力学法を用いた水素ハイドレートの理論的研究2012

    • 著者名/発表者名
      東真史,三浦伸一
    • 学会等名
      第25回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      九州大西新プラザ,福岡県
    • 年月日
      20121126-20121128
  • [学会発表] 分子系の量子トンネル経路に関する半古典論に基づく計算手法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      河津励, 三浦伸一
    • 学会等名
      第35回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      早稲田大西早稲田キャンパス,東京都
    • 年月日
      20121112-20121114
  • [学会発表] Development of variational path integral molecular dynamics method with applications to molecular systems2012

    • 著者名/発表者名
      S. Miura
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics 2012
    • 発表場所
      Nichii Gakkan, Kobe, Japan
    • 年月日
      20121014-20121018
  • [学会発表] A tunnel pathway analysis using the semi-classical instanton approach2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawatsu and S. Miura
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics 2012
    • 発表場所
      Nichii Gakkan, Kobe, Japan
    • 年月日
      20121014-20121018
  • [学会発表] 半古典論を用いたトンネル分裂の計算手法について2012

    • 著者名/発表者名
      三浦伸一
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京大本郷キャンパス,東京都
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 分子動力学法を用いた水素ハイドレートの研究2012

    • 著者名/発表者名
      東真史,三浦伸一
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京大本郷キャンパス,東京都
    • 年月日
      20120918-20120921

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公開日: 2014-07-24  

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