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2015 年度 実施状況報告書

分子性液体の統計力学と量子化学に立脚した溶液内化学過程の究理

研究課題

研究課題/領域番号 25410011
研究機関京都大学

研究代表者

佐藤 啓文  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70290905)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
キーワード理論化学 / 量子化学 / 統計力学 / RISM
研究実績の概要

我々が開発・拡張を行ってきたRISM-SCF-SEDD法は、量子化学理論と液体の統計力学理論(RISM)を融合し、溶液内分子の化学過程を総合的に理解できるアプローチである。これまでに様々な溶液における化学過程を幅広く応用され、反応の自由エネルギーや溶媒和構造などを通じて同法の有用性が明らかにされてきた。本年度の主な進捗は以下の通りまとめられる。
(1)前年度までに完成した、高い並列化効率を有し、三次元溶媒和構造を直接扱えるMC-MOZ法を電子状態理論と組み合わせた新しい方法(MC-MOZ-SCF法)を学術論文として発表した。
(2)昨年度から継続していた、溶媒和分子の励起スペクトルの線幅をRISM-SCF-SEDD法の枠組みで計算する方法の定式化とプログラム開発を完了した。線幅については、溶質ー溶媒間相互作用の揺らぎと溶質分子の振動の二つの寄与があり、これらが一括して扱えるようになった。
(3)RISM-SCF-SEDD法およびPCM法を用いて、溶液中のフェノールフタレインの電子状態、溶媒和構造の計算に着手した。
(4)経路積分法を用いた量子力学手法についての研究を進めた。既報の方法に基づいて、プロトン移動反応の反応速度など予備的な計算を行った。

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

昨年度からの継続課題について学術論文として発表した他、新たな系についても計算が進んだ。電子構造の基礎理論については検討に時間を要している一方で、幾つかの課題については予定を前倒しに進んでいる。

今後の研究の推進方策

概ね予定通りに進捗しており、当初計画に基づいて今後も課題を遂行する予定であるが、電子状態・電子構造理論については経路積分法に基づく手法についても調査を行い、より幅広い観点から可能性を検討する予定である。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額が生じた大きな理由は、前年度(平成26年度)の残金が比較的大きかったことによる。また研究進捗の都合上計算機を導入したが、代わりに書籍の購入費等を当初予定よりも低く抑えられたために、全体として影響は小さかった。

次年度使用額の使用計画

関連書籍の購入に加え、主に国内の旅費(情報収集および成果発表)にもあてる予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] A hybrid framework of first principles molecular orbital calculations and a three-dimensional integral equation theory for molecular liquids: Multi-center molecular Ornstein-Zernike self-consistent field approach2015

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kido, Kento Kasahara, Daisuke Yokogawa, and Hirofumi Sato
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 143 ページ: 014103

    • DOI

      10.1063/1.4923007

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An integral equation theory for solvation effects on the molecular structural fluctuation2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Matsumura and Hirofumi Sato
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 143 ページ: 014104

    • DOI

      10.1063/1.4923038

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 溶液中のフェノールフタレインにおける電子状態と吸光波長に関する理論的研究2016

    • 著者名/発表者名
      棚橋祐太、佐藤啓文
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会(2016)
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 凝縮系化学過程の分子理論2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤啓文
    • 学会等名
      神戸大学理学研究科セミナー
    • 発表場所
      神戸大学理学研究科
    • 年月日
      2015-11-27 – 2015-11-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular theories for chemical processes in the condensed phaseMolecular theories for chemical processes in the condensed phase2015

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Sato
    • 学会等名
      Bristol-Heidelberg-Kyoto symposium
    • 発表場所
      The university of Bristol
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 溶液内分子の電子励起スペクトルの理論研究2015

    • 著者名/発表者名
      岩川卓矢、佐藤啓文
    • 学会等名
      第5回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-10-13 – 2015-10-15

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公開日: 2017-01-06  

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