パラ水素固体中のトンネル現象の量子統計力学的ダイナミクスの研究

仲氢固体中隧道现象的量子统计力学动力学研究

• 批准号: 10120223
• 负责人: 衣川 健一
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Nara Women's University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10120223/
• 关键词: 経路積分; セントロイドMD; 分子動力学; ボーズ系; フェルミ系; 量子ダイナミクス

径路積分セントロイド分子動力学(CMD)法をボーズ・フェルミ系に拡張する一つの定式化を行った。従来のCMD法は、量子揺らぎの効果をセントロイド座標に関する有効セントロイドポテンシャルにマップし、そのポテンシャル面上でのセントロイドの半古典的分子動力学シミュレーションを行うというもであった。しかし、この従来のCMD法では、セントロイドは半古典変数でボルツマン統計に従う。低温の量子系では、景子揺らぎの効果に加えて、ボーズ・アインシュタイン統計、フェルミ・ディラク統計といった統計的な効果が重要であり、この効果をCMDにどのようにインストールするかという点は従来の懸案であった。われわれは、そのような統計的な効果を導入した半古典的な分子動力学法、すなわち、ボーズ・フェルミ系に拡張されたCMD法の定式化を完成させた(これを、ボーズCMD、フェルミCMD法と呼ぶ)。さらに、この定式化の過程で、径路積分モンテカルロ法の代替となる、スタティックなシミュレーション法としての径路積分分子動力学(PIMD)法をボーズ・フェルミ系に適用できるような拡張を開発した(ボーズPIMD、フェルミPIMD)。このボース・フェルミPIMD法は、ボーズ・フェルミ系の正準分配関数から積分変数としての置換演算子を見かけ上消去した、「擬ボルツマン型」の正準分配関数に基づき、分子動力学による配置のサンプリングを可能にしたもので、ボーズ・フェルミCMD計算の際しても有効セントロイドポテンシャル(力)の評価のために利用される。特に、フェルミPIMD法では、すべての置換を、「置換ポテンシャル」を通じて同時に計算するため、フェルミ系のモンテカルロ計算固有の「負符号問題」が生じない。以上の新しい方法は、多自由度トンネル現象の解明に不可欠のものである。

Path integral molecular dynamics (CMD) method is used to formulate the molecular dynamics system. The results of the CMD method are related to the semi-classical molecular dynamics of the quantum system. The CMD method is a semi-classical method. The quantum system of low temperature has the effect of increasing the temperature, indicating the temperature, statistics, statistics and statistics. The effect of this effect is important. The CMD has the effect of increasing the temperature, statistics and statistics. The results of the semi-classical molecular dynamics method were introduced into the system and the CMD method was formulated. In addition, the path integral molecular dynamics (PIMD) method is applied to the development of the path integral molecular dynamics (PIMD) method. The PIMD method is used to eliminate the quasi-distribution relation of the molecular dynamics. In particular, the "negative sign problem" inherent in the calculation of simultaneous calculations occurs in the PIMD method. The above new method is to solve the multi-degree of freedom phenomenon.

项目成果

K.Kinugawa P.B.Moore,M.L.Klein: "Centroid path integral molecular-dynamics studies of a para-hydrojen slab crntaining a lithium impurity" Journal of Chemical Physics. 109(2). 610-617 (1998)

K.Kinukawa P.B.Moore、M.L.Klein：“含有锂杂质的对氢板的质心路径积分分子动力学研究”化学物理学杂志。

Kenichi Kinugawa: "Path integral ceutroid molecular dynamics study of the dynamic stracture factors of liguid para-hydrogen" Chemical Physics Letters. 292(4-6). 454-460 (1998)

鬼怒川健一：“液态仲氢动态结构因素的路径积分假象分子动力学研究”化学物理快报。

S.Miura,S.Okazaki K.Kinugawa: "A path integral centroid molecular dynamics stady of nonsuperfleeid liquid heliu-4" Journal of Chemical Physics. 110(9). 4523-4532 (1999)

S.Miura，S.Okazaki K.Kinugawa：“非超流体 heliu-4 的路径积分质心分子动力学研究”化学物理杂志。