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2014 年度 実績報告書

溶媒環境依存性に注目したプロトン移動反応の量子ダイナミクスと分子機構の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 25810003
研究機関名古屋大学

研究代表者

山田 篤志  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10390676)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードプロトン移動反応 / 量子ダイナミクス / シミュレーション / 量子効果 / 溶媒効果 / 量子古典混合系
研究実績の概要

本課題の当初の研究期間(2013/4~2017/3)が、申請者の諸事情により課題を辞退(2014/6)したため、それまでの期間の実績を報告する。本研究課題では、量子古典混合系近似に基づく分子動力学シミュレーションを用いることにより、方法論の拡張を図りつつ、様々な環境下に置かれた溶質分子における溶液内プロトン移動の反応機構、特に量子効果と溶媒効果を分子レベルで明らかにすることを目的としている。ただし、課題の廃止によりこの目的の内の初期の段階のみを遂行する形となった。相互作用の大きい極性溶媒(水)および相互作用の小さい無極性溶媒(ネオン)の中でのシミュレーションの軌跡データを用いて統計的な解析をすることにより、反応機構の議論に有益な定量的なデータを提供した。このデータに基づいて、まずはすでに確立されている反応理論と比較することにより、シミュレーションの数値的実証データが反応理論と整合することを示し、シミュレーションモデルの有効性を確認した。その上で、典型的な反応について時間発展を詳細に記述することにより、反応の量子力学的描像を鮮明に示した。さらに、反応時におけるポテンシャル曲線の変化と揺らぎのデータから、相互作用の大きな溶媒、小さな溶媒および真空中での反応機構の違いを(1)トンネル移動反応と熱活性反応、(2)古典力学モデルと量子力学モデル、の面からそれぞれ明らかにした。最後にここまでの段階の成果を論文にまとめて出版した。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2015 2014

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)

  • [雑誌論文] A molecular dynamics study of intramolecular proton transfer reaction of malonaldehyde in solution based upon a mixed quantum–classical approximation. II. Proton transfer reaction in non-polar solvent2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Yamada, Hidekazu Kojima, Susumu Okazakia
    • 雑誌名

      THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS

      巻: --- ページ: ---

    • DOI

      (now, accepted)

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A molecular dynamics study of intramolecular proton transfer reaction of malonaldehyde in solutions based upon mixed quantum-classical approximation. I. Proton transfer reaction in water2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Yamada, Hidekazu Kojima, Susumu Okazakia
    • 雑誌名

      THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS

      巻: 141 ページ: 084509

    • DOI

      10.1063/1.4893933

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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