溶液内での組換え反応、特にプロトン移動反応の定量的取り扱いについての研究

点击翻译按钮获取中文摘要

溶液等、凝縮系における化学反応の理論研究は、大自由度系としての困難があるためにその数は現在まで極めて限られており、より定量的で一般的な方法論の開発が望まれている。このような状況の中、本研究では溶液内組み換え反応を記述するための基礎理論の開発と応用を主題にした研究を行なった。この研究は組み換え反応そのもの、溶液系の運動、精密な数値計算等、複数の複雑な要素が組み合わさった研究なので、今年度は次のように2つのサブテーマを考え、独立に研究を行った;(A)孤立系のプロトン移動反応を記述するための方法論の開発。(B)溶液運動の自由度を分類整理し、化学反応に重要な自由度を抽出する。(A)多次元の化学反応を1次元の反応経路に射影して、その枠組の中で化学反応を記述しようとする試みは現在まで数多く行なわれているが、プロトン移動反応等では妥当な反応経路を定義する事自体が大変に難しい問題となる。本研究では、Gradient Extremal Path(GEP)の定義を多次元版に拡張し、反応曲面を一般的に定義する手法を提案した。更にこの方法を(NH_2-H-NH_2)のプロトン移動反応に応用し、この方法の妥当性を確かめた。(論文を準備中)(B)この研究では、小さな希ガス分子クラスターを考え、そのダイナミックスを位相空間の挙動に注目して解析した。特に20K付近で起こる融点の前後で、位相空間のダイナミックスがどのように変化するかを詳細に検討した。その結果、分子クラスターの相移転におけるダイナミックスは、RRKM理論等で記述される通常の熱的なエネルギー集中の描像とは大きくかけ離れている事が解った。まだ位相空間にはダイナミカルボトルネックが存在し、この影響で実際の遷移状態がポテンシャル曲面の鞍部から定義される通常の遷移状態とは、大きくかけ離れる事が解った。(論文を準備中)