水分子クラスターにおけるトンネル効果の理論的研究

水分子簇隧道效应的理论研究

• 批准号: 14740325
• 负责人: 武次 徹也
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Ochanomizu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740325/
• 关键词: 水分子二量体; 水素結合; トンネル効果; 同種核置換異性体; 基底関数重ね合せ誤差; 電子相関; 水分子三量体; 固有反応経路; CCSD(T); aug-cc-pVTZ

水分子二量体・三量体において有効分子対称群を考えると、最安定構造に対する同種核置換異性体はそれぞれ8個、48個あり、各異性体をつなぐ反応経路は二量体で3種類(acceptor tunneling, acceptor-donor interchange, donor tunneling)、三量体で2種類(single flip, bifurcation tunneling)あることがわかっている。各水分子クラスターにおけるトンネル効果を理論の立場から定量的に調べるため、MP2, CCSD(T)/aug-cc-pVXZ(X=D,T)レベルの電子状態計算により最安定構造および各反応の遷移状態構造を求め、結合エネルギー、活性化エネルギーを比較したところ、MP2/aug-cc-pVTZレベルで十分精度良い結果が得られることがわかった。対象とする系が分子間力である水素結合を伴う系であることを考慮して、結合エネルギーおよび分子構造についてはcounterpoise法による基底関数重ね合せ誤差(BSSE)の補正をした計算も行ったが、電子相関を考慮した方法においてはBSSEの補正はむしろ行わない方が基底関数の大きさに関して良い収斂が得られることがわかった。次に、各異性体をつなぐ反応に対し、MP2レベルで決定した固有反応経路をトンネル経路と近似し、半古典論に基づいてトンネル相互作用項の大きさをそれぞれ計算した。各置換異性体間の連結グラフを考慮してトンネル結合行列を作成し、各エネルギー準位がトンネル効果により分裂する様子を見積もったところ、二量体・三量体ともに実験値と非常に良い一致をみせ、水分子クラスターにおける複雑な振動・回転・トンネルスペクトルを純理論的に再現することができた。

There are 8 and 48 isoforms of nuclear alternation and isoforms of heteroforms in the most stable structure. There are 3 types of acceptor tunneling, acceptor-donor interchange, donor tunneling and 2 types of triplet tunneling. The theoretical position of each water molecule is different from the quantitative one, MP2, CCSD(T)/aug-cc-pVXZ(X=D,T). The calculation of the electronic state of each water molecule is different from the calculation of the most stable structure. The calculation of the structure of each reverse transition state is different from the calculation of the most stable structure. The comparison of the structure of each water molecule, MP2/aug-cc-pVXZ, MP2/aug-cc-pVTZ, and MP2/aug-cc-pVTZ is different from the calculation of the most stable structure. For example, in the case of molecular interaction, the number of base correlation errors (BSSE) is corrected by the method of electron correlation, and the number of base correlation errors is corrected by the method of electron correlation. In the second place, the anisotropic substance is determined by the intrinsic reaction path and the semi-classical theory is calculated by the interaction term. The linkage between the various substitutional species is considered to be a combination of the two species, and the two species and the three species are considered to be very consistent. The water molecule is also considered to be a pure theoretical reproduction.

项目成果

Gennady V.Mil'nikov: "Tunneling splitting in polyatomic molecules : Application to Malonaldehyde"The Journal of Chemical Physics. 119. 10-13 (2003)

Gennady V.Milnikov：“多原子分子中的隧道分裂：在丙二醛中的应用”化学物理杂志。

小野ゆり子: "Theoretical study of Ng-NiN_2 (Ng=Ar,Ne,He)"The Journal of Chemical Physics. (印刷中). (2004)

Yuriko Ono：“Ng-NiN_2 (Ng=Ar,Ne,He) 的理论研究”《化学物理学杂志》（出版中）。

末次徹也: "Theoretical determination of the spin-rovibronic spectrum of the A^2Π <-X^2Σ electronic transition of MgNC"Chemical Physics Letters. 380. 213-222 (2003)

Tetsuya Suetsugu：“MgNC 的 A^2Π <-X^2Σ 电子跃迁的自旋电子能谱的理论测定”《化学物理快报》380. 213-222 (2003)。

武次徹也: "早わかり分子軌道法(化学サポートシリーズ)"裳華房. 114 (2003)

竹二哲也：《简单易懂的分子轨道法（化学支持系列）》Shokabo 114（2003）。

渡辺由美子: "An ab initio study on tunneling splittings in the water dimer"The Journal of Chemical Physics. (印刷中). (2004)

Yumiko Watanabe：“从头开始研究水二聚体中的隧道分裂”，《化学物理杂志》（2004 年出版）。