溶媒環境依存性に注目したプロトン移動反応の量子ダイナミクスと分子機構の理論的研究

质子转移反应的量子动力学和分子机制的理论研究，重点关注溶剂环境依赖性

• 批准号: 25810003
• 负责人: 山田 篤志
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25810003/
• 关键词: プロトン移動反応; 量子ダイナミクス; シミュレーション; 量子効果; 溶媒効果; 量子古典混合系; 量子古典混合系近似; 分子動力学シミュレーション

本課題の当初の研究期間(2013/4～2017/3)が、申請者の諸事情により課題を辞退(2014/6)したため、それまでの期間の実績を報告する。本研究課題では、量子古典混合系近似に基づく分子動力学シミュレーションを用いることにより、方法論の拡張を図りつつ、様々な環境下に置かれた溶質分子における溶液内プロトン移動の反応機構、特に量子効果と溶媒効果を分子レベルで明らかにすることを目的としている。ただし、課題の廃止によりこの目的の内の初期の段階のみを遂行する形となった。相互作用の大きい極性溶媒（水）および相互作用の小さい無極性溶媒（ネオン）の中でのシミュレーションの軌跡データを用いて統計的な解析をすることにより、反応機構の議論に有益な定量的なデータを提供した。このデータに基づいて、まずはすでに確立されている反応理論と比較することにより、シミュレーションの数値的実証データが反応理論と整合することを示し、シミュレーションモデルの有効性を確認した。その上で、典型的な反応について時間発展を詳細に記述することにより、反応の量子力学的描像を鮮明に示した。さらに、反応時におけるポテンシャル曲線の変化と揺らぎのデータから、相互作用の大きな溶媒、小さな溶媒および真空中での反応機構の違いを（１）トンネル移動反応と熱活性反応、（２）古典力学モデルと量子力学モデル、の面からそれぞれ明らかにした。最後にここまでの段階の成果を論文にまとめて出版した。

This topic の の original study period (2013/4 ~ 2017/3) が, applicants の things に よ り subject を fired (2014/6) し た た め, そ れ ま で の の during be performance report を す る. This research topic で は, classical mixed quantum approximation に base づ く molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を with い る こ と に よ り, methodology の company, zhang を 図 り つ つ, others 々 な environment に buy か れ た solute molecules に お け る solution within プ ロ ト ン mobile の 応 institutions, especially に quantum unseen fruit と solvent molecular レ unseen fruit を ベ ル で Ming ら か に す る こ と と を purpose Youdaoplaceholder0 て る. Youdaoplaceholder0 ただ, subject ただ 廃 to によ, <s:1> objective <s:1> initial stage <s:1> stage みを みを to carry out する form となった. Interaction の big き い polarity solvent (water) お よ び の interaction between small さ い nonpolar solvent (ネ オ ン) in の で の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の trajectory デ ー タ を with い て statistical analytical を な す る こ と に よ り 応 institutions and anti の beneficial discussion に な quantitative な デ ー タ を provide し た. こ の デ ー タ に base づ い て, ま ず は す で に establish さ れ て い る's theory 応 と compare す る こ と に よ り, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の the numerical be pass デ ー タ が's theory 応 と integration す る こ と を し, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル の have sharper sex を confirm し た. そ の で, typical な anti 応 に つ い て time 発 exhibition を detailed account に す る こ と に よ り, anti 応 の the trace of quantum mechanics like bright を に shown し た. When さ ら に, anti 応 に お け る ポ テ ン シ ャ ル curve の variations change と 揺 ら ぎ の デ ー タ か ら, large interaction の き な solvent, small さ な solvent お よ び vacuum で の の 応 authorities violations い を (1) ト ン ネ ル mobile anti 応 と thermal activity against 応, (2) the classical mechanics モ デ ル と quantum mechanics モ デ ル, の か ら そ れ ぞ れ Ming ら か に し た. Finally, the に にま で まで に hierarchical <e:1> results を paper にまとめて was published た た.

项目成果

A molecular dynamics study of intramolecular proton transfer reaction of malonaldehyde in solutions based upon mixed quantum-classical approximation. I. Proton transfer reaction in water

基于混合量子经典近似的溶液中丙二醛分子内质子转移反应的分子动力学研究。

• DOI: 10.1063/1.4893933
• 发表时间: 2014
• 期刊: THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 作者: Atsushi Yamada;Hidekazu Kojima;Susumu Okazakia
• 通讯作者: Susumu Okazakia

A molecular dynamics study of intramolecular proton transfer reaction of malonaldehyde in solution based upon a mixed quantum–classical approximation. II. Proton transfer reaction in non-polar solvent

基于非极性溶剂中混合量子经典近似的丙二醛分子内质子转移反应的分子动力学研究。

• 发表时间: 2015
• 期刊: THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 作者: Atsushi Yamada;Hidekazu Kojima;Susumu Okazakia
• 通讯作者: Susumu Okazakia