Nuclear Volume Effects on Chemical Reactions

化学反应的核体积效应

• 批准号: 22655006
• 负责人: HADA Masahiko
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22655006/
• 关键词: 相対論的量子化学; 核体積効果; 同位体分別反応; 電子状態理論; 宇宙化学

I consider the nuclear volume effect, a new cause of isotope fractionation, from relativistic molecular orbital theory. Four-component Dirac-Coulomb Hartree-Fock method with Gaussian type nucleus model well reproduces the experimental isotope fractionation factor of uranium isotope exchange reaction. Hence, we could theoretically confirm that nuclear volume difference of isotope really cause the isotope fractionation as the scale of the experiment. I also discuss the relationship of ligand coordination and nuclear volume effect. Since the stronger ligand locates closer to the uranium, it provides larger nuclear volume effect. In atomic isotope spectra, it is known that the field shift(nuclear volume effect in atomic spectra) is proportional to the electron charge density on nucleus. However, this is not clear for molecular system and isotope fractionation factor. Hence I analyze the electron density at the nucleus for all molecules calculated and found that the density and isotopic energy difference show highly linearity. It means the analysis of electron density at the nucleus is also possible for the discussion of isotope fractionation caused by nuclear volume effect.

我认为相对论分子轨道理论的核体积效应是同位素分馏的新原因。使用高斯型核模型的四分量dirac-coulomb hartree fock方法很好地再现了铀同位素交换反应的实验同位素分馏因子。因此，从理论上讲，我们可以证实同位素的核容量差异确实导致同位素分馏作为实验的尺度。我还讨论了配体协调与核容量效应的关系。由于较强的配体位于更接近铀的位置，因此它提供了更大的核体积效应。在原子同位素光谱中，众所周知，场移（原子光谱中的核体积效应）与核上电子电荷密度成正比。但是，对于分子系统和同位素分馏因子而言，这尚不清楚。因此，我分析了计算出的所有分子的细胞核处的电子密度，并发现密度和同位素能差表现出高度线性性。这意味着在核上的电子密度分析也可以讨论由核体积效应引起的同位素分馏。

项目成果

Erratum :"An ab initio molecular orbital study of the nuclear volume effects in uranium isotope fractionations"

勘误：“铀同位素分馏中核体积效应的从头算分子轨道研究”

• 发表时间: 2010
• 期刊: J. Chem. Phys
• 作者: M. Abe;T. Suzuki;Y. Fujii;M. Hada;and K. Hirao
• 通讯作者: and K. Hirao

Nuclear Magnetic Shielding Constants in the framework of the infinite-order Douglas-Kroll (IODK) theory

无限阶道格拉斯-克罗尔 (IODK) 理论框架中的核磁屏蔽常数

• 发表时间: 2010
• 作者: 並河英紀;及川哲郎;佐藤真美;鵜浦啓;M.Hada;瀬高渉;M.Hada
• 通讯作者: M.Hada

Ab initio molecular orbital analysis of nuclear volume effects in uranium isotope fractionations

铀同位素分馏中核体积效应的从头算分子轨道分析

• 发表时间: 2010
• 作者: M. Abe,Y. Fujii;T.Suzuki;M. Hada
• 通讯作者: M. Hada

THEORETICAL STUDY OF NUCLEAR VOLUME EFFECTS IN URANIUM ENRICHMENT

铀浓缩过程中核体积效应的理论研究

• 发表时间: 2010
• 作者: M.Abe;S.Suzuki;Y.Fujii;M.Hada
• 通讯作者: M.Hada

Erratum: "An ab initio molecular orbital study of the nuclear volume effects in uranium isotope fractionations", J.Chem.Phys.129, 164309 (2008)

勘误：“铀同位素分馏中核体积效应的从头算分子轨道研究”，J.Chem.Phys.129, 164309 (2008)

• DOI: 10.1063/1.3357985
• 发表时间: 2010
• 期刊: J.Chem.Phys.
• 作者: M.Abe;T.Suzuki;Y.Fujii;M.Hada;K.Hirao
• 通讯作者: K.Hirao