クラスター内エネルギー移動の理論的研究

本研究は、数個から数十個の原子から構成されるマイクロクラスターを対象に、クラスター内部におけるエネルギー移動のダイナミックスを理論的に解析することを目的とする。とくに運動自由度の数及び運動自由度の性質(熱浴的か反応座標的かなど)とエネルギー移動との関係に着目して、移動の時間スケールと空間スケールを決めている物理化学的な要因を探求すること、そしてこれらをクラスター内における構成粒子間の相互作用ポテンシャル(そしてポテンシャルエネルギー曲面のトポグラフィー)や構成粒子の質量分布、力学的対称性等の性質と結びつけることに研究の重点を置く。また小規模クラスターにおいては、エネルギー移動過程における量子力学的効果についても考察する。平成7年度は、(1)Li金属クラスターのポテンシャルエネルギー曲面を記述するための手法の開発と(2)Vdwクラスター等のフラットなポテンシャル面をもつ多自由度系の量子ダイナミックスを扱うためのプログラムを作成し3粒子系に応用した。(1)リチュームクラスター(Lih=1,2,..)のポテンシャル関数を2体及び3体相互作用の和として記述を試みた。n=6において電子相関効果を2次のMoller-Plesset(MP2)法により考慮した量子化学計算を用いて全粒子を陽に扱った計算結果と3体までに関数フィットした値とを200種類程度の代表的な核配置において比較した結果、ポテンシャル面上での全ての局所安定点と鞍点を正確に再現するためには、より高次の多体相互作用が必要となることが判明した。そこでリチュームクラスターのポテンシャル曲面を解析関数に当てはめる代わりに、古典軌道計算に必要なエネルギー勾配の情報を各時間ステップ毎に分子軌道計算により直接求めるための手法の開発を行った。(2)3粒子系の内部自由度を全て考慮に入れた波束動力学計算プログラムを作成し、CaNC<->CaCN分子内転位反応の解析を行った。ポテンシャルエネルギー曲面は原子自然軌道(ANO)を用い、第1電子励起状態とのAveraged States CAS SCF計算により求めた一電子軌道を基底とするMR-SDCI計算により決定した。

本研究は、数個から数十個の原子から構成されるマイクロクラスターを対象に、クラスター内部におけるエネルギー移動のダイナミックスを理論的に解析することを目的とする。とくに運動自由度の数及び運動自由度の性質(熱浴的か反応座標的かなど)とエネルギー移動との関係に着目して、移動の時間スケールと空間スケールを決めている物理化学的な要因を探求すること、そしてこれらをクラスター内における構成粒子間の相互作用ポテンシャル(そしてポテンシャルエネルギー曲面のトポグラフィー)や構成粒子の質量分布、力学的対称性等の性質と結びつけることに研究の重点を置く。また小規模クラスターにおいては、エネルギー移動過程における量子力学的効果についても考察する。平成7年度は、(1)Li金属クラスターのポテンシャルエネルギー曲面を記述するための手法の開発と(2)Vdwクラスター等のフラットなポテンシャル面をもつ多自由度系の量子ダイナミックスを扱うためのプログラムを作成し3粒子系に応用した。(1)リチュームクラスター(Lih=1,2,..)のポテンシャル関数を2体及び3体相互作用の和として記述を試みた。n=6において電子相関効果を2次のMoller-Plesset(MP2)法により考慮した量子化学計算を用いて全粒子を陽に扱った計算結果と3体までに関数フィットした値とを200種類程度の代表的な核配置において比較した結果、ポテンシャル面上での全ての局所安定点と鞍点を正確に再現するためには、より高次の多体相互作用が必要となることが判明した。そこでリチュームクラスターのポテンシャル曲面を解析関数に当てはめる代わりに、古典軌道計算に必要なエネルギー勾配の情報を各時間ステップ毎に分子軌道計算により直接求めるための手法の開発を行った。(2)3粒子系の内部自由度を全て考慮に入れた波束動力学計算プログラムを作成し、CaNC<->CaCN分子内転位反応の解析を行った。ポテンシャルエネルギー曲面は原子自然軌道(ANO)を用い、第1電子励起状態とのAveraged States CAS SCF計算により求めた一電子軌道を基底とするMR-SDCI計算により決定した。