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2018 年度 実績報告書

高位電子励起状態の高精度計算に向けた電子論の開発とフォトクロミック分子への応用

公募研究

研究領域高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築
研究課題/領域番号 17H05274
研究機関名古屋大学

研究代表者

柳井 毅  名古屋大学, 理学研究科(WPI), 教授 (00462200)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード理論計算 / フォトクロミック分子 / 多状態計算 / 励起状態 / 光化学
研究実績の概要

本年度H30では、以下の二つの成果を得た。(i)密度行列繰り込み群(DMRG)による構成で波動関数理論を基盤として、高位励起状態に対する高精度な理論的記述を可能とする方法論および計算法の開発を行い、高性能プログラムを完成させ、その性能評価を行い、良好な結果を得た。(ii)その手法を用いて、領域内研究者と協力して、種々のフォトクロミック化合物(ジアリールエテン誘導体等)の励起状態に対する計算を行った。(iii)同手法に溶媒効果を取り入れる手法開発を行ったJCTC 2018)
(i)では、電子励起状態の波動関数を高精度に求める理論のフレームワークとして、多参照理論に基づく電子状態理論DMRG-XMS-CASPT2法を開発した。多参照理論では、波動関数は複数の電子配置の量子的重ね合わせとして記述される。本研究では、このCASPT2法を複数の励起状態を効率よく数値的安定に求めることが可能な拡張理論XMS-CASPT2法の実装を行い、DMRG波動関数を参照関数とする組み合わせを実現した。そして、二種類のジアリールエテンの光異性反応に関する多状態エネルギーポテンシャルプロファイルを求めることができた(T. Yanai JCTC 2017)
(ii)本手法を用いて、種々のフォトクロミック化合物の励起状態に対する応用計算を行った。応用計算では、領域内の研究者と共同研究を実施した。A03グループの阿部教授らが開発したペンタアリルビイミダゾールのフォトクロミック分子の開発報告した(Y. Kobayashi JACS 2017)。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Large-scale relativistic complete active space self-consistent field with robust convergence2018

    • 著者名/発表者名
      Reynolds Ryan D.、Yanai Takeshi、Shiozaki Toru
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 149 ページ: 014106

    • DOI

      10.1063/1.5036594

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronically Excited Solute Described by RISM Approach Coupled with Multireference Perturbation Theory: Vertical Excitation Energies of Bioimaging Probes2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Ryosuke Y.、Yanai Takeshi、Kurashige Yuki、Yokogawa Daisuke
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 14 ページ: 5673-5679

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.8b00599

    • 査読あり
  • [学会発表] DMRG-based Multistate Multireference Perturbation Theory2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yanai
    • 学会等名
      ICQC 2018 Satellite Meeting, Theoretical Studies of Magnetic Systems: Methodological Developments and Applications
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高速量子多体アルゴリズムを用いた量子化学計算の進展2018

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      化学科セミナー ~物理化学研究の新潮流
    • 招待講演
  • [学会発表] 密度行列繰り込み群を用いた多参照電子状態の量子化学計算2018

    • 著者名/発表者名
      柳井 毅
    • 学会等名
      富士フィルム(神奈川県南足柄市) 解析技術センターセミナー
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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