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第一原理分子動力学法の反応経路地図解析と励起ダイナミクスへの展開

使用第一原理分子动力学方法分析反应路径图并开发激发动力学

基本信息

批准号：
18J20856
负责人：
堤拓朗
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20856/
关键词：
固有反応座標反応経路地図 Ab initio分子動力学法動的反応過程古典的多次元尺度構成法次元縮約反応空間励起状態ダイナミクススチルベン ab initio分子動力学法反応経路自動探索法グローバル反応経路地図動的反応経路可視化 SN2反応経路分岐 IRC-jump

项目摘要

固有反応座標（IRC）はポテンシャルエネルギー曲面（PES）において反応物、遷移状態構造、生成物を結ぶ最小エネルギー経路であり、IRCに沿った構造変化やエネルギー変化から化学反応に関する直観的描像が得られる。近年、反応経路自動探索法により複数の異性体がIRCで結ばれた反応経路地図が構築され、反応機構解析へと展開されている。しかし、実際の分子系は運動量を持って反応するためダイナミクスの効果も重要である。経験的なパラメータを必要としないab initio分子動力学法は運動量が考慮された動的反応過程を与えるが、膨大な時系列データであるため恣意性なしに反応に関与する情報を抜き出すことは困難であった。PES上のエネルギー的に重要な領域である反応経路地図上で反応ダイナミクスを表現できれば、複雑な動的反応過程を複数のIRCを参照しながら解析可能になる。昨年度までに、多次元データ縮約法（古典的多次元尺度構成法）による化学反応空間の可視化に取り組み、反応ダイナミクスを表現するための舞台を構築してきた。本年度は可視化された反応空間へ動的反応過程を埋め込む方法論を整備し、二分子衝突反応や金5量体の分岐反応、異性化反応へ適用することで、従来の反応ダイナミクス解析では見落とされていたIRCから他のIRCへ乗り移るようなIRC-jump過程を見出した。特に金5量体の分岐反応では、IRC-jumpによって到達可能な生成物領域が決定づけられることを明らかにした。さらに当該年度では、本手法をcis-スチルベンの光化学反応解析へ拡張した。本研究では、基底状態及び励起状態PESにおける重要な座標領域を含む多状態反応空間を構築し、光励起後から基底状態へ失活するまでの動的反応過程を可視化した。これにより、本手法は励起状態ダイナミクスと基底状態への失活ダイナミクスを包括的に議論可能なツールであることが実証された。

Inherent anti 応 coordinates (IRC) はポテンシャルエネルギー surface (PES) において応 content, migration state structure, product を "ぶ minimum エネルギー経 road であり, IRC に along った structure - the やエネルギー variations change から chemical anti 応に masato する straight 観 trace as がられる. Exploration method in recent years, the 応経 path automatically により plural の straight body が IRC で knot ばれた anti 応経 road to 図が build され, anti 応 agency analytic へと expand されている. The effect of the <s:1> exercise volume を is って anti応するためダナナナ <s:1> ススである is である important である. The 経験なパラメータを necessary としない ab initio molecular dynamics method は exercise が consider された dynamic process of anti 応を and えるが, expands the な series データであるため wild sex なしに anti 応に masato and する intelligence を sorting き out すことは difficult であった. PES on のエネルギーに important な field である anti 応経 road ground in 図で応ダイナミクスを performance できれば, complex 雑な dynamic process of anti 応を plural の IRC を reference しながら parsing may になる. Yesterday's annual までに, multidimensional データ shrink itself constitute a multidimensional scale method (classical) による chemical anti 応 space の visualization に take りみ, anti 応ダイナミクスを performance するためをの stage build してきた. This year は visualization された against へ応 space moving against 応 process を buried め込を servicing しむ methodology, two molecular conflict against 応や gold 5 quantity body の divides the 応, opposite the 応へ applicable することで, 従 to の応ダイナミクス parsing では see fall とされていた IRC から he の IRC へ乗り move るようなを show the IRC - jump process Youdaoplaceholder0 た. Special に gold 5 quantity body の divides the 応では, IRC - jump によって may reach なが decided づ products field けられることを Ming らかにした. Youdaoplaceholder0 In that year でで, this technique をcis-スチベベ <s:1> <s:1> photochemical reaction 応 analysis へ拡 zhang たた. This study では, basal condition and び excitation state PES におけるな coordinates field contains をむ more important state against を応 space constructing し, excitation light up after から basal state へ inactivation するまでの dynamic process of anti 応を visualization した. これにより, this technique は excitation state ダイナミクスと basal state への inactivation ダイナミクスを including に comment may なツールであることが card be された.