凝集系エネルギー移動における過渡的状態の非定常・非平衡ダイナミクスの理論

粘性系统能量传递瞬态非定常/非平衡动力学理论

• 批准号: 12042236
• 负责人: 長岡 正隆
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Nagoya University
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12042236/
• 关键词: 化学反応分子動力学法; 分子軌道法; エネルギー移動; 非平衡統計力学; 表面束縛状態; 微視的エントロピー; 非平衡非定常状態; 自由エネルギー匂配法; 分子温度; 散逸過程; 緩和過程

最終年度である平成13年度は、平成12年度に展開した理論をより一層発展させると共に、開発したプログラムをより現実的なモデル溶液内化学反応系や表面反応系などを対象に適用した。(1)氷表面におけるアンモニア吸着状態の非経験的研究:完全結晶氷の(001)表面上におけるアンモニアの吸着状態を密度汎関数法に基づいた非経験的理論計算によって研究した。その結果、単分子あるいは多分子吸着について、いくつかの最適化構造(すなわち表面束縛状態)を求める事に成功した。こうした理論計算に基づいた特徴付けは、実験的に初めて見出された表面束縛状態に関して、相補的な明確な証拠を示したと言え、本特定領域研究(A)で目指してきた理論と実験の連携した成果と言える。(2)自由エネルギー匂配法による遷移状態最適化:ハイブリツドQM/MM-MD法は溶液化学反応を研究するためには有効な方法である。特にMD法は溶媒系のミクロ構造を考慮できる点で溶媒の微視的エントロピーの寄与を適切に取り入れることができる。本研究では、水溶液中でおこるメンシュトキン反応NH_3+CH_3Cl→H_3NCH_3^++Cl^-に対する遷移状態構造を、一昨年来開発してきた自由エネルギー勾配法を用いて、自由エネルギー面上で求めることに成功した。以上の成果をまとめて以下の11に記載した学術誌に発表した。また成果報告を理論化学討論会(平成13年6月)と分子構造総合討論会(平成13年9月)において公表した。

在2001财政年度的最后一年，在2000财政年度开发的理论进一步开发了，并将开发程序应用于模型解决方案和表面反应系统中更现实的化学反应系统。 （1）对冰面上吸附状态的无与伦比的研究：通过密度功能方法基于密度功能方法的不存在理论计算，研究了完美结晶冰的（001）表面的吸附状态。结果，已成功确定了几种优化的结构（即表面结合状态），用于单分子或多分子吸附。基于理论计算的表征显示了对表面结合状态的互补证据，这些证据是在实验中首次发现的，并且可以说是我们在这项特定领域研究（a）中针对的理论与实验之间合作的结果。 （2）使用自由能气味分布的过渡状态优化：混合QM/mm-MD方法是研究溶液化学反应的有效方法。特别是，MD方法可以正确地纳入溶剂的微观转化的贡献，因为它可以考虑到溶剂系统的微观结构。在这项研究中，我们成功地确定了Menschtkin反应NH_3+CH_3CL→H_3NCH_3^++ Cl^ - 使用我们自去年以来开发的自由能梯度方法的水溶液中出现的。上述结果总结在下面第11节中列出的学术期刊中。结果也发表在理论化学讨论（2001年6月）和一般分子结构讨论（2001年9月）中。

项目成果

Yoichi Yamaguchi, et al.: "Theoretical Prediction of Proton Chemical Shift in Supercritical Water using Gas-phase Approximation"Chem. Phys. Lett.. 348. 129-136 (2001)

Yoichi Yamaguchi 等人：“使用气相近似对超临界水中质子化学位移的理论预测”Chem。

Hajime Hirao, et al.: "Transition-state Optimization by the Free Energy Gradient Method : Application to Aqueous-phase Mnshutkin Reaction between Ammonia and Methyl Chloride"Chem. Phys. Lett.. 348. 350-356 (2001)

Hajime Hirao 等人：“自由能梯度法的过渡态优化：在氨和氯甲烷之间的水相 Mnshutkin 反应中的应用”Chem。

Masataka Nagaoka, et al.: "Advances in Quantum Monte Carlo Method"World Scientific. (2001)

Masataka Nagaoka 等人：“量子蒙特卡罗方法的进展”世界科学。

Masataka Nagaoka, et al.: "Internal Temperature Concept for Fast Transient Dynamics of Chemical Species in Solution"Int.J.Quantum.Chem.. 80. 117-124 (2000)

Masataka Nagaoka 等：“溶液中化学物质快速瞬态动力学的内部温度概念”Int.J.Quantum.Chem.. 80. 117-124 (2000)

Yusuke Hara, et al.: "Ab initio Study of Ammonia Adsorption States on an Ice Surface I : Structures, Adsorption Energies and Linear Dependences on Coverage Ratio"Chem. Phys. Lett.. 348. 107-114 (2001)

Yusuke Hara 等人：“冰表面氨吸附状态的从头研究 I：结构、吸附能和覆盖率的线性依赖性”Chem。