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

质子转移反应的量子动力学和分子机制的理论研究，重点关注溶剂环境依赖性

基本信息

批准号：
25810003
负责人：
山田篤志
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

由于申请人的各种情况（2014年6月），该主题的最初研究期（2013年4月至2017年3月）下降了主题，因此我们将报告该期间的结果。该研究主题旨在通过基于量子经典混合系统近似的分子动力学模拟来扩展方法，并阐明溶液中质子转移的反应机制，该溶液中的溶质分子位于各种环境中，尤其是分子水平的量子和溶剂效应。但是，随着问题的废除，仅进行了此目的的早期阶段。使用模拟轨迹数据的统计分析具有高相互作用（水）和具有低相互作用（NEON）的非极性溶剂（NEON）的轨迹数据提供了有用的定量数据，以讨论反应机制。基于这些数据，我们首先将其与已经建立的反应理论进行了比较，表明模拟的数值经验数据与反应理论一致，证实了模拟模型的有效性。然后，通过描述典型反应的详细说明时间演化，清楚地显示了反应的量子机械图像。此外，从（1）隧道转移反应和（2）经典和量子力学模型的角度来看，在反应过程中有关电势曲线变化和波动的数据揭示了大型溶剂，小溶剂和真空中反应机理的差异。最后，将此阶段的结果汇编成论文并发表。