| 研究概要 |
宇宙の化学反応は、水素クラスターを起点とし、続くC,N,O原子の関連する簡単な有機化合物も、複雑な有機物への分子進化の過程におけるキー分子である。
本研究では、我々が開発してきたシュレーディンガー方程式の正確な解法と、多電子系でのPauli原理の要請を満たす高速反対称化アルゴリズムを用い、宇宙の様々な星間分子に適用した。星間分子として存在する簡単な有機化合物の計算では、シュレーディンガー方程式の解としてエネルギーで化学精度(kcal/mol)を満足する解を得ることができた。これらの精密解は、星間分子の化学反応の理論予測、宇宙のスペクトル観測との直接比較による星間分子の同定など、様々な応用が期待できる。
また、水素原子関連化合物は、軽い水素原子核の量子効果を無視することができないため、回転・振動状態を正確に同定するために、Non-Born Oppenheimer(Non-BO)計算が必要である。我々は、水素分子イオンに対し精密なNon-BO計算を行い、電子励起、振動励起、回転励起、重水素置換同位体効果、に対応する波動関数を極めて高精度に求めた。Non-BO計算は、シュレーディンガー方程式の非相対論極限である一方、化学反応の理解に有用なポテンシャル面の情報が得られないという欠点もある。これに対し、我々はNon-BO波動関数からポテンシャル面を逆算する手法を開発し、核の量子効果も取り込んだ正確なポテンシャル面を計算する手法を開発した。この方法は、多くの局所安定構造を持つ水素クラスターの平衡位置の同定など、多くの応用性が考えられる。
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