凝集系における状態間遷移を伴なう溶質分子量子動力学の計算機シミュレーション

聚集系统中具有态间跃迁的溶质分子的量子动力学的计算机模拟

• 批准号: 11166222
• 负责人: 岡崎 進
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11166222/
• 关键词: 振動緩和; 量子動力学; 分子動力学; 経路積分; 溶液; 振動緩和; 量子動力学; 分子動力学; 経路積分; 溶液

溶媒の自由度に対して調和振動子浴を仮定することにより、溶質分子の振動エネルギー緩和のシミュレーションを経路積分影響汎関数理論を用いて行った。ここでは、古典的な分子動力学計算から溶媒和構造を発生させ、1フォノン、2フォノンスペクトル密度を、浴分子全体のノーマルモード解析と、溶質一溶媒間の線形、非線形カップリングの係数から求めた。水溶液中のCN^-イオンに対して求めた緩和定数は、実験値とオーダー的によい一致を示した。さらに、溶媒のどのような運動が緩和に大きく寄与しているのかについての解析を行ったところ、水の回転秤動運動どうしの2フォノン過程と、水の分子内変角振動運動と回転秤動運動との2フォノン過程が中心的役割を果たしていることなど、緩和の分子機構を明らかにした。溶液中における振動緩和に対しては、上述した方法以外にも、量子-古典混合系近似における平均場近似を用いて遷移の動力学を解析することを試みている。この方法に基づいて、同じモデルに対して古典的な力の相関関数から時定数を求めた緩和定数と一致のよい値が得られ方法論の妥当性が示されており、エネルギー散逸過程を時間軸に沿って分子論的に議論することが可能となった。一方、フェルミ統計やボーズ統計に従う量子液体に関しては、静的な性質を見積るシミュレーション手法の提案を行い、簡単なモデル系に対してこれを検証した。

通过假设谐波振荡器浴缸的振动分子的振动能量弛豫模拟，使用路径积分影响功能理论进行了模拟。在这里，溶剂化结构是由经典分子动力学计算产生的，并通过整个浴室分子的正常模式分析以及一个溶剂溶剂之间的线性和非线性偶联的系数确定了1个频谱和2个光谱密度。在水溶液中确定的Cn^-ies确定的松弛常数与实验值有序良好的一致性。此外，当我们分析溶剂的哪种运动有助于放松时，我们揭示了放松的分子机制，例如水的旋转解放运动的两次频率过程以及分子内分子变形的两次旋转过程的旋转运动和水的旋转解放运动的旋转运动起着中心作用。除了上述方法外，我们还尝试使用量子古典混合系统近似中的平均场近似值分析过渡的动力学。基于此方法，获得了与通过计算同一模型的经典力相关函数的时间常数获得的弛豫常数的值，这表明方法的有效性，从而允许沿时间轴分子讨论能量耗散过程。另一方面，对于遵循费米和Bose统计的量子液体，我们提出了一种模拟方法来估计静态特性，并为简单的模型系统验证了这一点。