光機能分子に対する理論的総合研究

光功能分子综合理论研究

基本信息

批准号：
14J04667
负责人：
太田亜由美
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

平成28年度には、以下の3つのテーマに取り組んだ。(1) 液相での1,3-シクロヘキサジエン/1,3,5-cis-ヘキサトリエン間光異性化反応に対する理論的研究(2) 硫酸イオンの水溶液中での光解離の理論的研究(3) 「トンネル効果」を取り入れた半古典動力学法の開発テーマ(1)では、初年度(平成26年度)から取り組んでいる溶液中1,3-シクロヘキサジエン/1,3,5-ヘキサトリエン間における光異性化反応に引き続き着目し、古典軌道ホップ法(TSH法)に基づく非断熱ab initio分子動力学計算による全自由度を考慮したシミュレーションを行った。昨年に引き続き、PME-ONIOM法により溶媒の効果を取り入れたシミュレーションを行い、生成比や励起状態の緩和時間、分子振動の振動数など実験と定性的かつ定量的な一致を得た。溶液中シミュレーションの結果をまとめ、学術論文発表を行った。テーマ(2)では、海洋中での同位体循環に着目し、水溶液中での硫酸イオンの光解離過程について、テーマ(1)同様に溶液中を仮定したPME-ONIOM法と非断熱ab initio分子動力学計算を用いてメカニズム解明に取り組んだ。気相とは異なる解離経路の発展に至り、国際学会で発表を行っている。テーマ(3)は、昨年度より取り組んでいるトンネル効果を取り入れた半古典分子動力学法の開発であり、今年度はon-the-flyでのab initio計算を行う手法へと発展させた。Ab initio計算におけるHessian行列の計算は計算コストが非常に大きく計算時間に関するボトルネックとなるが、本手法ではHessian行列をポテンシャル勾配で近似するHessian Update法を取り入れ現実的な計算時間を実現している。多自由度への発展を行い、アンモニア分子の光励起過程におけるトンネル効果の検証に着手している。

In 2016, we addressed the following three themes: (1) Theoretical study on photoisomerization reaction between 1,3-cyclohexadiene/1,3,5-cis-hexatriene in liquid phase (2) Theoretical study on photodissociation of sulfate ions in aqueous solutions (3) In the theme of development of semiclassical kinetics methods that incorporate the "tunneling effect," in which the自第一年（2014年）以来，已经进行了溶液中的1,3-环己二烯/1,3,5-己二苯之间的光异构化反应，同时，基于经典轨道型霍普方法（TSH方法），通过非糖尿病的启动分子动力学计算进行了模拟。去年之后，我们使用PME-ONIOM方法进行了模拟，以结合溶剂的效果，并与实验获得了定性和定量一致性，例如生产比，激发态的松弛时间以及分子振动的频率。总结了解决方案模拟的结果，并提供了学术论文。在主题（2）中，我们专注于海洋中的同位素循环，并致力于使用PME-ONIOM方法阐明硫酸盐离子在水溶液中的光解相结合的机制，该方法以与主题（1）相同的方式假设溶液，以及非脱糖的AB AB AB AB ISER IBLIO MOLECULAL MOLECULAL DYNADICS计算。与天然气阶段不同的解离途径的发展导致了国际会议的演讲。主题（3）是一种半古典分子动力学方法的开发，该方法结合了我们自去年以来一直在研究的隧道效应，今年我们已经将其开发为一种使用直接进行实体计算的方法。从头开始计算中Hessian矩阵的计算非常昂贵，并且导致与计算时间有关的瓶颈，但是该方法结合了Hessian Update方法，该方法将Hessian矩阵具有潜在的梯度，并实现了现实的计算时间。该发展已成为多度自由度，并开始在氨分子的光激发过程中验证隧道效应。