炭素-水素結合の性質に関する計算化学的研究

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本研究の最終目標は種々の化学的環境に置かれたC-H結合の性質・挙動をシュミレートする為の精密な第二世代分子力学力場としてのAbinitio力場を作成することにある. この目標を達成する為の第一段階として本年度は最小二乗法による力場パラメーター最適化プログラム(AMPOP2)を作成し, 試験を行って成功を収めた.プログラムAMPOP2はフォートランソースコードにして約5千行のかなり大規模なものである. 従来, 単位や測定精度などが異なる多くの物理量を同時に最適化できるプログラムは公開されていなかったので本プログラムの有用性は極めて高いと考えられる.最終的にはパラメーター設定に際しては高レベルのAbinitio計算値を用いる予定であるが, 今回はプログラムの性能評価が主目的であるため, 気相電子線回折法によって決定された約15種類の小炭化水素の構造, 双極子モーメントおよび赤外スペクトルを標準値として用いた. ポテンシャル関数はMM2に準じたが伸縮振動にはモース函数を用いた. またこの機械に以前から構想していた結合経由1.4非結合原子間相互作用ポテンシャル項をモース型関数の形で新たに導入した. この1.4相互作用項をつけ加えないとMM2を赤外振動データとともに最適化しても正しく収束しないが, 新らしい項の存在下では赤外データを含んで且つMM2と同程度の精度を持つまでパトラメーターを最適化することができた. この結果AMPOP2の副産物としてMM2と同程またはそれ以上の精度を持ち, 赤外振動数を再現するために正確な熱力学関数を与えることのできる経験時力場が作成されたことになる.