凝縮相の化学反応における量子トンネル現象の微視的理論

凝聚相化学反应中量子隧道效应的微观理论

• 批准号: 10120203
• 负责人: 安藤 耕司
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 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: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10120203/
• 关键词: 電子移動反応; 分子動力学シミュレーション; トンネル効果; 光合成反応中心; 超高速反応; 振動コヒーレンス

1. 水とメタノール中の電子移動反応について、現実的なモデルによる分子動力学シミュレーションを実行し、反応速度のエネルギーギャップ則と量子効果を考察した。従来無視されてきた溶媒水酸基の伸縮・変角振動が、静的な再配置エネルギーには数%の寄与のみを与える一方で、速度論的には顕著なトンネル効果を示す事を明らかにした。エネルギー諸量を再配置エネルギーでスケールすると、エネルギーギャップ則は溶質分子間距離にほぼ依存しなくなる事も示した。これは、種々の系の実験データを整理する場合などにも有用である。2. 上記のスケーリング則その他を一般化するため、水溶媒と配位結合するような、金属イオン間の電子移動に拡張した。まず、水一金属イオン間の相互作用ポテンシャルパラメータを新たに決定した。分子動力学シミュレーションから、エネルギー諸量とスペクトル密度関数を計算し、より大きな有機分子間の反応を想定した過去の研究結果と比較・検討を行った。3. 凝縮相における、レーザーパルス光励起直後の非平衡状態からの、超高速非断熱遷移を記述する新理論を構築し、紅色細菌の光合成初期電子移動過程に応用した。理論的な新概念として、光励起と電子遷移の各々に結合する蛋白質環境の振動変位の方向の間の交角を明確に定義し、それに直結して、振動のコヒーレンス減衰を(現象論的ではなく)微視的に記述する方法を与えた。光合成系への応用では、実験で見出された低温における電子移動の異常な加速には、非平衡のコヒーレンス振動は(従来の考えとは異なり)余り関係なく、むしろ系の静的なエネルギー関係と媒質の量子トンネル効果の二つの因子が重要であること、スペクトルの量子ビートの解析から電子移動に伴うポテンシャル障壁などのエネルギー配置に関する定性的指標を得られる事、などを示した。

1. The quantum effect of electron movement in water and water is investigated. In the future, the solvent acid base expansion and contraction angle vibration, static reconfiguration, number of parts and one party, speed theory, part and one effect are shown. The amount of organic matter is re-allocated to the molecular distance of the solute. This is the first time I've ever seen you. 2. Note that the electron mobility between metals is a generalization of the electron mobility between metals. The interaction between water and metal is determined by new factors. Molecular dynamics, molecular dynamics 3. A new theory for describing the non-equilibrium state of condensation phase transition and ultra-high-speed non-intermittent heat transfer after photoexcitation is proposed. The new concept of theory is to define clearly the intersection angle between the vibration position and the electron migration direction of the protein environment, to describe the method of Weishi app. Photosynthetic systems are characterized by low temperatures, abnormal acceleration of electron movement, non-equilibrium vibrations, and the like. The relationship between residuals, the static relationship between residuals, and the quantum effect of the medium are important factors. The analysis of quantum motion in space and the qualitative indicators related to the configuration of electronic barriers associated with electronic mobility are also discussed.

项目成果

Koji Ando: "Acid-Base Proton Transfer and Ion Pair Formation in Solution" Advances in Chemical Physics. 110. (1999)

Koji Ando：“溶液中酸碱质子转移和离子对的形成”化学物理进展。

安藤耕司: "溶液内や光合成反応中心の電子移動における量子トンネル効果とコヒーレンス" 物性研究.

安藤浩司：“溶液中和光合反应中心电子转移的量子隧道效应和相干性”材料物理研究。

Koji Ando: "Nonequilibrium Oscillatory Electron Transfer in Bacterial Photosynthesis" Journal of Physical Chemistry. 102・52. 10991-11000 (1998)

安藤浩司：“细菌光合作用中的非平衡振荡电子转移”物理化学杂志 102・52（1998）。