2019 Fiscal Year Annual Research Report
Quantization of molecular dynamics
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16K05511
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高橋 聡 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20456180)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 化学反応動力学 / 量子波束動力学 / 分子動力学 / 半古典力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では分子動力学の量子化を目指し，代表者がその構築を主導した量子波束動力学Action Decomposed Functionの理論の精密化と，数値的検証を行った．数値的実装へのさまざまな障壁を全て克服することができず，当初提示した主な目的である多次元実在系への適用は，残念ながら達成できなかった．その過程において副次的に，第二量子化で記述される物理系への半古典量子化手法の適用が良好な結果を与えること，そして一次元の基本的な量子波束動力学の量子再帰と粒子の古典力学の間に明確な関係があることを明らかにした．それらの成果はいずれも投稿論文を準備中である．
一方で，分子自己集合過程の研究において，大きい進展を導いた．この研究では，化学マスター方程式を出発点とする確率的アルゴリズムを用いて化学反応の時間発展を追跡する．第一段階として，目的生成物から基質へと自己集合過程を遡ることによって，過渡的に存在することが化学的に妥当と考えられる中間体を拾い出し，それらを接続する最小化学反応ネットワークを構築し，類似反応毎に速度定数を定義することによって，実験結果への最良フィットを導く速度定数探索を行った．それらに基づく各分子種の分子数の詳細な時間発展から，実験手法から得ることができない詳細な反応経路の追跡を可能にした．この研究は非常に複雑な化学反応の速度論的な解明に関するものであり，研究課題と直接的に関係するものではない．しかしながら，この研究テーマは実験，分子動力学計算，量子化学計算の研究者が協力してその機構の解明に取り組んでいるテーマであり，この研究で得られた知見や，反応経路の可視化に際して構築した表現手法は全て，本研究課題の将来的な進展に還元することができる．
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