光合成系励起子移動の理論的研究

光合系统中激子传递的理论研究

• 批准号: 10F00339
• 负责人: 谷村 吉隆
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00339/
• 关键词: 非ガウス過程; ポアソーン分布; 高次モーメント; 久保振動子

本年度は系のデコヒーレンスについて、確率過程的モデルを用いて研究を行った。デコヒーレンスとは重なりあっている系の量子状態のコヒーレンスが、それぞれの時間発展が異なるために、時間とともに失われる様のことをいう。調べた結果、連続時間のランダムウォーク過程について、厳密解を発見した。以前の研究で知らている解は2つしかなく、この厳密解の導出は大変重要と思われる。連続時間のランダムウォーク過程を用いて結晶中電子のスピンのデコヒーレンスについて研究した。結果を用いて、燐の不対電子とシリコン29の核がどのように相互作用するかを決定する方法に提案した。この方法は一番最初推定する方法である。さらに、この解で、非線形スペクトルを計算した。調和振動子にモデルの解に適用して、非ガウシアン的な環境に対するスペクトルを計算した。この結果は、実験的に非ガウシアンの影響を調べるのに役立つ。非ガウシアン的な揺動の効果は水や光合成の実験において重要であると考えられる。これらの結果は現在論文としてまとめている。さらに非平衡気体に対するモデルについての研究を行った。2種類の気体分子が衝突により平衡状態になることを考える。非平衡状態の気体を説明するモデルが多いが、本モデルは二つの重要な特徴がある。1つ目は衝突により平衡に入る様が詳細に記述される。他のモデル(例えば、ブラウン運動モデル)は、その機構が詳しく説明されておらず、平均により平衡に入る仕組みになっている。2つ目は、モデルがボルツマン方程式の確率的な表現になっていることである。モデルは比較的簡単に扱えるので、統計力学の研究者には便利なモデルと思われる。このモデルに対して数学的な研究を行い、色々な定理を証明した。例えば、ある条件でブラウン運動に収束することなどである。さらに、高い運動エネルギーの状態に入る周波数が早くなることも証明した。この定理で、平衡に入る機構の新しい洞察を行った。この洞察は他の平均的モデルを補完する。現在この研究の結果を論文としてまとめている。

今年，我们使用随机过程模型对系统退相干进行了研究。退相干是指由于每个系统的时间演化不同，重叠系统的量子态的相干性随着时间的推移而丧失的现象。经过调查，我们找到了连续时间随机游走过程的精确解决方案。从以前的研究中只知道两种解决方案，并且这些精确解决方案的推导被认为是极其重要的。我们使用连续时间随机游走过程研究了晶体中电子的自旋退相干。利用这些结果，我们提出了一种方法来确定磷的不成对电子如何与硅 29 的原子核相互作用。该方法是第一种估计方法。此外，我们使用该解决方案计算了非线性谱。将模型解决方案应用于谐振子，我们计算了非高斯环境的频谱。该结果对于通过实验研究非高斯效应非常有用。非高斯波动的影响被认为在水和光合作用实验中很重要。这些结果目前正在一篇论文中进行总结。此外，我们还对非平衡气体模型进行了研究。考虑两种类型的气体分子由于碰撞而达到平衡。有许多模型可以解释非平衡态的气体，但该模型有两个重要特征。第一个是如何通过碰撞达到平衡的详细描述。在其他模型（例如布朗运动模型）中，没有详细解释其机制，通过平均来达到平衡。其次，该模型是玻尔兹曼方程的概率表示。由于该模型相对容易处理，因此对于统计力学研究人员来说它似乎是一个有用的模型。他对这个模型进行了数学研究，并证明了各种定理。例如，在某些条件下它可能会收敛到布朗运动。他们还证明，它们进入高动能状态的频率变得更快。该定理为达到平衡的机制提供了新的见解。这种见解补充了其他平均模型。这项研究的结果目前正在一篇论文中进行总结。

项目成果

Non-Gaussian stochastic dynamics of spins and oscillators

自旋和振子的非高斯随机动力学

• DOI: 10.1103/physreve.84.061111
• 发表时间: 2011
• 作者: D.Packwood; Y.Tanimura
• 通讯作者: Y.Tanimura

Non-Gaussian stochastic dynamics of chemical systems

化学系统的非高斯随机动力学

• 发表时间: 2011
• 作者: Packwood; Daniel M.
• 通讯作者: Daniel M.