Ab initio molecular orbital calculation considering the quantum mechanical effect of nuclei by path integral molecular dynamics

経路積分分子動力学法により原子核の量子性を考慮した第一原理分子軌道計算

志賀 基之   ; 立川 仁典*; 三浦 伸一*

Shiga, Motoyuki; Tachikawa, Masanori*; Miura, Shinichi*

化学結合の組み換えや分子の電子状態・振動状態の動的変化によるエネルギーの授受など、化学反応において競定しうるさまざまな基本的過程において、水素など軽い原子の量子的性質が重要であると考えられている。このような系ではポテンシャル曲面の微妙なふるまいが反応速度に劇的な影響をもたらす。そこで本研究では、電子だけでなく原子核をも第一原理的に量子力学的取り扱いをしたシミュレーションを提案し、あらゆる物質系に応用できる一般的手段としての数値計算法とその応用例を実証した。すなわち、電子状態に対してハートリー・フォック近似を出発点としているLCAO-MO法,原子核に対しては経路積分分子動力学法を用いた計算手法の詳細を示し、水分子の各原子核の量子ゆらぎをその電子状態への影響について計算結果を報告した。

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