小さな希ガス分子クラスターのダイナミックス

点击翻译按钮获取中文摘要

この研究では、溶液を代表するもっとも小さな系としてAr7のように弱いファンデルワールス力で結合している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ポテンシャル曲面の形状と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、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。このような分子クラスターの融解現象は、ポテンシャル曲面上の運動形態の変化と言う点から考察すると、一つのQ構造にトラップされて格子振動をする分子が、遷移状態を越えて色々なQ構造を渡り歩く大振幅振動に変化する現象と理解できる。このような意味で、分子クラスターの融解現象は遷移状態や反応経路によって特徴付けられる化学反応の一種とみなす事ができる。本研究では、このように分子クラスターの融解現象を沢山の遷移状態や生成物のある複雑な化学反応と考え、その反応経路や遷移状態の特定、或いはこのような考え方の妥当性の検討を行った。そのための方法論として、ポテンシャル曲面の定常点(不安定点を含む)を用いて多自由度のポテンシャル曲面の大域的な形状を記述する解析法を新たに開発し、実際のダイナミックスの軌跡をこのポテンシャル曲面の形状に射影し、融解の前後でのダイナミックスの詳細を解析を行った。解析の結果、このような融解現象を特徴付けている遷移状態がポテンシャル曲面の鞍点に代表されるような通常の遷移状態の概念とは全く異なる事が解った。更に解析を進めた結果、融解現象を特徴付ける遷移状態の概念には、ポテンシャル曲面の鞍点と鞍点を結ぶような不安定な定常点(monkey saddle point)、或いはそれらを結ぶようなより不安定な定常点が必要な事が解ってきた。