Theory of chemical binding in beyond-Born-Oppenheimer chemistry and its applications to complex molecular systems

開発中の化学領域「超ボルン・オッペンハイマー化学」，あるいは「非断熱電子動力学理論」で支配される領域の基礎理論をより一般的に定式化し，原子核の動きと同期して電子波動関数が実時間変動する様子を直接観る方法論を開拓し，新たな結合論，反応論，電子状態論に関する化学概念の深化と応用を行っている．これにより，従来の化学理論を超える，新たな化学領域での化学反応の制御や複雑な現象の定性的な予言を目指している．未踏の研究領域の核心となる特徴的な化学結合の本質とその複雑電子系が作り出す反応場の開拓を中心課題として進めており，本課題の開始から本年度にかけて，質的に多彩な研究成果が得られた．また，将来の研究展開のための布石となる基礎研究も進展している．例えば，（１）分子の全電子・原子核を含む全量子動力学のための時間依存変分理論（量子力学的Maupertuis-Hamiltonの原理）の構築，（２）化学反応における非断熱スピン流波束の理論，（３）量子力学的Huygensの理論によるGauss波束の回折・分波・トンネル現象の理論，（４）非断熱電子動力学と確率過程理論の関連性の解明，（５）我々が開発したエネルギー自然軌道による超密集高励起電子状態における動的化学結合の解析，などである．非断熱電子動力学の解析理論として生まれたネルギー自然軌道理論の具体的な応用によって，出版70年目の記念の年に当たる福井謙一のフロンティア軌道理論から出発して，Woodward-Hoffmann禁制反応，Jahn-Teller理論，擬Jahn-Teller現象，円錐交差の理論など，骨格となる化学理論を統一的な視点から再検討し，理論化学の現代的な再構築を図ることができた．同様に，1963年に提案され今も代表的な化学結合論とみなされているRuedenberg理論を超えた，理論的に不変な化学結合論の構築を行うことができた．

開発中の化学領域「超ボルン・オッペンハイマー化学」，あるいは「非断熱電子動力学理論」で支配される領域の基礎理論をより一般的に定式化し，原子核の動きと同期して電子波動関数が実時間変動する様子を直接観る方法論を開拓し，新たな結合論，反応論，電子状態論に関する化学概念の深化と応用を行っている．これにより，従来の化学理論を超える，新たな化学領域での化学反応の制御や複雑な現象の定性的な予言を目指している．未踏の研究領域の核心となる特徴的な化学結合の本質とその複雑電子系が作り出す反応場の開拓を中心課題として進めており，本課題の開始から本年度にかけて，質的に多彩な研究成果が得られた．また，将来の研究展開のための布石となる基礎研究も進展している．例えば，（１）分子の全電子・原子核を含む全量子動力学のための時間依存変分理論（量子力学的Maupertuis-Hamiltonの原理）の構築，（２）化学反応における非断熱スピン流波束の理論，（３）量子力学的Huygensの理論によるGauss波束の回折・分波・トンネル現象の理論，（４）非断熱電子動力学と確率過程理論の関連性の解明，（５）我々が開発したエネルギー自然軌道による超密集高励起電子状態における動的化学結合の解析，などである．非断熱電子動力学の解析理論として生まれたネルギー自然軌道理論の具体的な応用によって，出版70年目の記念の年に当たる福井謙一のフロンティア軌道理論から出発して，Woodward-Hoffmann禁制反応，Jahn-Teller理論，擬Jahn-Teller現象，円錐交差の理論など，骨格となる化学理論を統一的な視点から再検討し，理論化学の現代的な再構築を図ることができた．同様に，1963年に提案され今も代表的な化学結合論とみなされているRuedenberg理論を超えた，理論的に不変な化学結合論の構築を行うことができた．