内殻励起がもたらす分子の動的運動と緩和過程に関する理論的研究

核激发引起分子动态运动和弛豫过程的理论研究

• 批准号: 03J01070
• 负责人: 大塚 教雄
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J01070/
• 关键词: 内殻励起ダイナミクス; 第一原理分子動力学法; ウェーブレット解析; 時間周波数解析; Green関数法; GW近似; 内殻励起エネルギー; ウェーブレット; ウェーブレット変換; 時間-周波数解析; 内殻正孔寿命; 振動モード

近年のシンクロトロン放射光測定技術の発展による内殻励起状態での分子の動的運動という新しい概念理解のために、本研究は、内殻電子励起が及ぼす分子の動力学的運動を取り扱う理論と計算手法を構築し、実験事実との検証と共に新しい概念理解への理論的データを提供することを目的としている。本年度は、第一原理分子動力学法(AIMD)とウェーブレット変換(WT)による時間周波数解析法をBF_3分子の内殻励起初期ダイナミクスの詳細な解析に適用した。AIMD計算より、(a)30fs以内、(b)50fs以内、の2つの時間スケールの構造変化を見出した。WT解析から内殻励起に伴う時間スケールの違いは、(a)F-B-F非対称変角とB-F対称伸縮振動の同調運動、(b)F-B-F非対称変角運動、であると結論付けた。また、1粒子、2粒子Green関数(GF)法よる内殻励起状態を取り扱う方法論の検討を行った。自己エネルギー部分に対して、Coulombポテンシャルに動的スクリーニング効果を考慮したGW近似を採用し、参照配置としてHartree-Fock(HF)法、Kohn-Sham(KS)法を用いて検討した。1粒子GF法から内殻軌道に関する緩和効果の取り込みが重要であることを示し、2粒子GF法から内殻励起エネルギーを算出した。実験値との比較では、HF参照では2.2eV、KS参照では3.4eVの誤差となった。同様な1電子励起状態法である時間依存HF法と時間依存密度汎関数理論(BLYP汎関数の場合)と比較して、それぞれ約11eV、16eV(BLYP汎関数の場合)の改善が見られた。更なる高精度化のためには、GW近似より高次の自己エネルギー近似を用いることで達成され、Green関数法の有用性に期待できることを示した。当該研究課題の成果について国内発表3件(国際学会1件、口頭発表1件)行った。

In recent years, the development of radiometric techniques for the determination of molecular motion in the excited state of the inner shell provides a new conceptual understanding of molecular motion. This study aims to provide a theoretical calculation method for the construction and implementation of molecular motion in the excited state of the inner shell. This year, first-principles molecular dynamics (AIMD) and time-cycle analysis (WT) are applied to the detailed analysis of the initial excitation of the inner shell of BF_3 molecule. AIMD calculation: (a) within 30fs;(b) within 50fs; and (c) within 2 seconds. WT analysis: (a)F-B-F asymmetric angular motion and B-F symmetric stretching motion;(b)F-B-F asymmetric angular motion; 1-particle, 2-particle Green Factor (GF) method is used to determine the excitation state of the inner shell. For example, if a user chooses to use the Hartree-Fock(HF) method, the Kohn-Sham(KS) method, and the GW approximation method, they can be used to analyze the behavior of the user. 1. Particle GF method is used to calculate the relaxation effect of inner shell orbit. 2. Particle GF method is used to calculate the relaxation effect of inner shell orbit. For comparison, HF reference is 2.2eV, KS reference is 3.4eV. The time-dependent HF method and the time-dependent density pan-correlation theory (in the case of BLYP pan-correlation) are compared and improved to about 11eV and 16eV(in the case of BLYP pan-correlation). More accurate, GW approximation, high-order, self-generated approximation, and usefulness of Green correlation method. When the results of this research project were published, 3 domestic reports (1 international academic report and 1 oral report) were published.

项目成果

Time-dependent density functional theory calculations for core-excited states : Assessment of standard exchange-correlation functionals and development of a novel hybrid functional

核心激发态的时间相关密度泛函理论计算：标准交换相关泛函的评估和新型混合泛函的开发

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Chemical Physics 124
• 作者: A.Nakata;Y.Imamura;T.Ostuka;H.Nakai
• 通讯作者: H.Nakai