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2014 年度 実施状況報告書

複素座標法と解析的微分法で最適化した光イオン化断面積の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 24550032
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

藪下 聡  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (50210315)

研究分担者 岩田 末廣  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (20087505)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード複素基底関数法 / 光イオン化 / 解析的微分法 / 軌道指数最適化 / 非同次シュレディンガー方程式 / 複素Slater型軌道 / 複素Gauss型軌道 / 水素結合ネットワーク
研究実績の概要

将来の多電子分子系の計算のための準備として、水素様原子の光イオン化過程、およびHeの2電子励起自動イオン化を含む光イオン化の計算方法の開発を行い、その手法に含まれる様々な特徴を明らかにしてきた。
1.これまで、光イオン化過程の断面積は、光との相互作用を1次摂動とする非同次シュレディンガー方程式の解の虚数部分から得られること、さらに基底関数に含まれる複素数軌道指数を最適化することで、光電子の角度依存性の情報まで得られることを明らかにした。
2.これまでは主に複素Slater型(cSTO)基底関数を使用してきたが、今年度は特に、分子への応用を念頭におき、複素Gauss型(cGTO)基底関数の応用可能性を調べた。その結果、cSTOの場合のように軌道指数を単純に複素数にする方法で軌道指数を最適化することは不可能であった。この原因は、指数関数の指数部がcSTOの場合は-ζr であるのに対して、cGTOの場合は -ζrr であるため、本来のCoulomb波が持つ特徴をcGTOは表現できないためと考えている。
3.数値的に解いた1次摂動波動関数の特徴を検討した結果、その実部と虚部には、連続状態波動関数のそれぞれ余弦的、正弦的振舞いが含まれるだけでなく、実部には非同次項の存在による、双極子モーメント関数×初期状態波動関数の振舞が含まれることが明らかになった。cGTO基底関数を使った場合の困難は、この点が密接に関係しているため、1次摂動波動関数の実部は、実数関数を柔軟に表現するために実数に制限したGTO基底関数を使って、さらに連続状態波動関数は、cSTO基底関数を有限個のcGTOの線形結合で表現するcSTO-NG基底関数を作ることで、問題を解決しつつある。
4.将来的には、様々のクラスター化合物の光電子スペクトルの理論解析を行う予定である。その準備として、研究分担者の岩田らと、水クラスター内の水素結合ネットワークを解析を行った。

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

従来、複素基底関数法で半衝突過程の断面積が表現できることは経験的に知られていたが、その本質的理解はなされていなかった。しかし本研究によって、複素基底関数を使って連続状態の計算が可能な理由が明らかになっただけでなく、本手法と従来の手法の間の関係も明らかとなり、さらには適切な基底関数の選び方も明確になりつつある。

今後の研究の推進方策

cSTO基底関数を有限(N)個のcGTOの線形結合で表現するcSTO-NG基底関数を作っている。この際にも軌道指数の最適化が問題となるが、基底関数に規格化条件を課して行うことが、特に軌道指数の偏角が大きい場合に重要だということが最近判明した。このため、昨年論文発表した手法を改良して、本研究に応用する予定である。
その他、軌道指数ζを実軸上と負の虚軸上で動かして現れる、振動数依存分極率α(ζ、ω)の分散的振舞を基にしてこのαを第4象限のζに対して解析接続を行う手法を開発している。この方法によると、従来のモーメント法などでは困難であった幅の狭い自動イオン化断面積の計算などにも、うまく計算できることを確認している。さらには、実数軌道だけでも計算可能な場合もある。このような簡便法についても研究を深めていくことを計画している。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A two-step electron-driven proton transfer mechanism for the solution-phase nonradiative decay process of squaraine molecule2015

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ozawa, Kazunori Yashiro, and Satoshi Yabushita
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 625 ページ: 78-83

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.02.025

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Why does the IR spectrum of hydroxide stretching vibration weaken with increase in hydration?2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Morita, Hirokazu Takahashi, Satoshi Yabushita, Kaito Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 16 ページ: 23143-23149

    • DOI

      DOI: 10.1039/c4cp03623a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of complex STO-NG basis sets by the method of least squares and their applications2014

    • 著者名/発表者名
      Rei Matsuzaki, Shigeko Asai, C. William McCurdy, Satoshi Yabushita
    • 雑誌名

      Theoretical Chemistry Accounts

      巻: 133 ページ: ー

    • DOI

      DOI 10.1007/s00214-014-1521-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanisms of f-f Hypersensitive Transition Intensities of Lanthanide Trihalide Molecules: A Spin-Orbit Configuration Interaction Study2014

    • 著者名/発表者名
      M. Hatanaka, S. Yabushita
    • 雑誌名

      Theoretical Chemistry Accounts

      巻: 133 ページ: ー

    • DOI

      DOI 10.1007/s00214-014-1517-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study of the electronic excited states and fluorescence spectra of squaraine in solutions2014

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ozawa, Kazunori Yashiro, Takuma Yamamoto, and Satoshi Yabushita
    • 雑誌名

      Journal of Solution Chemistry

      巻: 43 ページ: 1625-1643

    • DOI

      DOI 10.1007/s10953-014-0224-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of hydrogen bond energies and hydrogen bonded networks in water clusters (H2O)n, n≦25. Importance of cooperation of charge-transfer and dispersion terms2014

    • 著者名/発表者名
      Suehiro Iwata
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys

      巻: 16 ページ: 11310-11317

    • DOI

      DOI:10.1039/C4CP01204F

    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical study of quantum interference effects in photodissociation reactions studied by spin-orbit CI calculations2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yabushita ,Takahide Matsuoka, Tomoya Ikezaki
    • 学会等名
      ICCMSE 2015
    • 発表場所
      Athens, Greece, Metropolitan Hotel
    • 年月日
      2015-02-20 – 2015-03-23
    • 招待講演
  • [学会発表] 基底関数に含まれる軌道指数を用いた解析接続法による光イオン化断面積の変分計算2015

    • 著者名/発表者名
      森田将人、松崎黎、藪下聡
    • 学会等名
      第12回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
    • 発表場所
      京都大学福井謙一記念研究センター
    • 年月日
      2015-01-23 – 2015-01-23
  • [学会発表] Quantum interference effect observed in photofragments of simple molecules2014

    • 著者名/発表者名
      Takahide Matsuoka, Tomoya Ikezaki, Yusuke Ohta, and Satoshi Yabushita
    • 学会等名
      XIXth International Workshop on Quantum Systems in Chemistry, Physics and Biology
    • 発表場所
      Tamkan University, New Taipei City, Taiwan
    • 年月日
      2014-11-11 – 2014-11-17
    • 招待講演
  • [学会発表] スクアレン(SQ-DMA)分子の溶液内無輻射遷移過程の理論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      小澤仁嗣,八代和徳,山本拓磨,藪下聡
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学、東広島市
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
  • [学会発表] ポリインの最低変角振動波数およびその吸収強度が三重結合の本数の二乗に逆比例する理由2014

    • 著者名/発表者名
      露木雅文、金森英人、藪下聡
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学、東広島市
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
  • [学会発表] ICN分子の光解離反応における生成物CNの回転運動に起因する非断熱遷移に関する理論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      池崎 智哉, 太田悠介、藪下 聡
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学、東広島市
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
  • [学会発表] Theoretical Study on the Ln Dependence of Ln(COT)2 Photoelectron Spectra2014

    • 著者名/発表者名
      Erika Nakajo, Tomohide Masuda, and Satoshi Yabushita
    • 学会等名
      17th International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters (ISSPIC-XVII)
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-12
  • [学会発表] 複素STO-NG基底の構築2014

    • 著者名/発表者名
      松崎黎、 藪下 聡
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
  • [学会発表] Ln(COT)2錯体の光電子スペクトルにおけるランタノイド依存性の理論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      中條恵理華、増田友秀、藪下聡
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
  • [備考] 慶應義塾大学理工学部・化学科・藪下研 理論化学研究室

    • URL

      http://sepia.chem.keio.ac.jp/

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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