氏名

ナカイ ヒロミ

中井 浩巳

職名

教授

所属理工学術院

(先進理工学部)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
nakai@waseda.jp

住所・電話番号・fax番号

住所
〒169-8555新宿区 大久保3-4-1 早稲田大学先進理工学部化学・生命化学科
電話番号
03-5286-3452
fax番号
03-3205-2504

URL等

WebページURL

http://www.chem.waseda.ac.jp/lab/nakai/index.htm

http://www.chem.waseda.ac.jp/lab/nakai/

研究者番号
00243056

本属以外の学内所属

兼担

理工学術院(理工学部)

理工学術院(大学院先進理工学研究科)

学内研究所等

理工学総合研究センター

兼任研究員 1989年-2006年

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2006年-

実践的ナノ化学G

研究所員 2007年-2011年

学歴・学位

学歴

-1987年 京都大学 工学部 化学工学科
-1992年 京都大学 工学研究科 合成化学

学位

博士(工学) 課程 京都大学

経歴

1992年05月-1996年03月京都大学工学部合成化学科 助手
1996年04月-1998年03月早稲田大学理工学部化学科 専任講師
1998年04月-2004年03月早稲田大学理工学部化学科 助教授
2004年04月-2006年03月早稲田大学理工学部化学科 教授
2006年04月-早稲田大学先進理工学部化学・生命化学科 教授
1997年02月-2005年03月理化学研究所 共同研究員 (兼任)
1997年04月-1998年03月京都大学工学部合成化学科 非常勤講師 (兼任)
2002年10月-2003年10月ライス大学化学科 客員教授 (兼任)
2004年09月-2007年03月東京大学教養学部 非常勤講師 (兼任)
2005年04月-2006年03月東京工業大学 資源研究所 非常勤講師 (兼任)
2006年05月-量子化学研究協会 理事(兼任)
2010年04月-2011年03月自然科学研究機構 分子科学研究所 理論・計算分子科学研究領域 客員教授(兼任)
2012年04月-2013年03月九州大学 先導物質化学研究所 非常勤講師

所属学協会

日本化学会 理論化学・情報化学・計算科学ディビジョン 主査

分子科学会 運営委員

日本コンピューター化学会

日本触媒学会

ナノ学会

アメリカ物理学会

アメリカ化学会

理論化学者世界連合

理論・計算化学者アジア・環太平洋連合

委員歴・役員歴(学外)

2007年-2008年Molecular Science・編集委員()
2007年-IJQC・編集委員(現在)
2008年-BCSJ編集委員会・編集委員(現在)
2009年-量子化学研究協会・理事(現在)
2010年-2011年分子科学会・幹事兼企画委員()
2010年-分子科学会・第3期運営委員現在)
2011年-日本化学会 理論化学・情報化学・計算化学ディビジョン・主査(現在)
2011年-理論化学討論会・第3期世話人(現在)

受賞

日本コンピュータ化学会 学会賞

2011年

2011年度ポープルメダル

2011年

日本コンピュータ化学会 論文賞(吉田賞)

2009年

QSCP奨励賞

2006年08月

日本エアロゾル学会論文賞

2002年

研究分野

キーワード

分子構造、電子状態、量子化学、電子状態理論

科研費分類

化学 / 基礎化学 / 物理化学

研究テーマ履歴

非断熱分子理論の開発と原子核の量子過程が関与する現象への応用

個人研究

固体触媒作用の量子化学

機関内共同研究

分割統治型線形スケーリング法の開発

個人研究

エネルギー密度解析の開発

個人研究

非経験分子動力学(AIMD)シミュレーションの高速化と解析手法の開発

個人研究

論文

Accelerating convergence in the antisymmetric product of strongly orthogonal geminals method

M. Tarumi, M. Kobayashi1, H. Nakai

Int. J. Quantum Chem.2012年-

DOI

Constrained self-consistent field method revisited toward theoretical designs of functional materials under external field

Y. Yamagata, Y. Imamura, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.521p.132 - 1362012年-

DOI

Description of Core Ionized and Excited States by Density Functional Theory and Time-dependent Density Functional Theory

Y. Imamura, H. Nakai

Advances in the Theory of Atomic and Molecular Systems2012年-

Development of the explicitly correlated Gaussian-nuclear orbital plus molecular orbital theory: Incorporation of electron-electron correlation

H. Nishizawa, Y. Imamura, Y. Ikabata, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.533p.100 - 1052012年-

DOI

Direct alkoxysilylation of alkoxysilanes for the synthesis of explicit alkoxysiloxane oligomers

R. Wakabayashi, M. Tamai, K. Kawahara, H. Tachibana, Y. Imamura, H. Nakai, K. Kuroda

J. Organometallic Chem.716p.26 - 312012年-

DOI

Divide-and-conquer based quantum chemical study for interaction between HIV-1 reverse transcriptase and MK-4965 inhibitor

P. Saparpakorn, M. Kobayashi1, S. Hannongbua, H. Nakai

Int. J. Quantum Chem.2012年-

DOI

Divide-and-conquer electronic-structure study on the mechanism of the West Nile Virus NS3 protease inhibitor

P. Saparpakorn, M. Kobayashi, H. Nakai

Bull. Chem. Soc. Jpn.2012年-

Divide-and-conquer-based symmetry adapted cluster method: Synergistic effect of subsystem fragmentation and configuration selection

T. Yoshikawa, M. Kobayashi1, H. Nakai

Int. J. Quantum Chem.2012年-

DOI

Dynamic hyperpolarizability calculations of large systems: the linear-scaling divide-and-conquer approach

M. Kobayashi, T. Touma, H. Nakai

J. Chem. Phys.136(8)p.084108 1 - 102012年-

DOI

Evaluation of electron-repulsion integral of the explicitly correlated Gaussian-nuclear orbital plus molecular orbital theory

H. Nishizawa, M. Hoshino, Y. Imamura, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.521p.142 - 1492012年-

DOI

Extension of local response dispersion method to excited state calculation based on time-dependent density functional theory

Y. Ikabata, H. Nakai

J. Chem. Phys.2012年-

How does it become possible to treat delocalized and/or open-shell systems in fragmentation-based linear-scaling electronic structure calculation: the case of divide-and-conquer method

M. Kobayashi, H. Nakai

Phys. Chem. Chem. Phys.2012年-

Linearity condition for orbital energies in density functional theory (IV): Determination of range-determining parameter

Y. Imamura, R. Kobayashi, H. Nakai

Int. J. Quantum Chem.2012年-

DOI

Local unitary transformation method for large-scale two-component relativistic calculations: Case for a one-electron Dirac Hamiltonian

J. Seino, H. Nakai

J. Chem. Phys.136(24)p.244102 1 - 132012年-

DOI

Self-consistent field treatment and analytical energy gradient of local response dispersion method

Y. Ikabata, T. Sato, H. Nakai

Int. J. Quantum Chem.2012年-

DOI

Theoretical analysis of adsorption structure of hydrated hypophosphite ion on Pd (111) surface

M. Kunimoto, K. Seki, H. Nakai, T. Homma

Electrochemistry2012年-

DOI

化学原理の発見:縮重系励起の対称則

H. Nakai

J. Comput. Chem. Jpn.11(1)p.1 - 122012年-

Bond energy analysis revisited and designed toward a rigorous methodology

H. Nakai, H. Ohashi, Y. Imamura, Y. Kikuchi

J. Chem. Phys.135(12)p.124105 1 - 122011年-

DOI

Density functional theory analysis for orbital interaction between hypophosphite ions and metal surfaces

M. Kunimoto, H. Nakai, T. Homma

J. Electrochem. Soc.158(10)p.D626 - D6332011年-

DOI

Density functional theory analysis of reaction mechanism of hypophosphite ions on metal surfaces

M. Kunimoto, T. Shimada, S. Odagiri, H. Nakai, T. Homma

J. Electrochem. Soc.158(9)p.D585 - D5892011年-

DOI

Divide-and-conquer approaches to quantum chemistry: Theory and implementation

M. Kobayashi, H. Nakai

Linear-Scaling Techniques in Computational Chemistry and Physics: Methods and ApplicationsSpringer,2011p.99 - 1272011年-

Energy expression of the chemical bond between atoms in metal oxides

Y. Shinzato, Y. Saito, M. Yoshino, H. Yukawa, M. Morinaga, T. Baba, H. Nakai

J. Phys. Chem. Solids72p.853 - 8612011年-

DOI

Finite-field evaluation of static (hyper)polarizabilities based on the linear-scaling divide-and-conquer method

T. Touma, M. Kobayashi, H. Nakai

Theor. Chim. Acta.130(4〜6)p.701 - 7092011年-

DOI

Interpretation of intermolecular geometric isotope effect in hydrogen bonds: nuclear orbital plus molecular orbital study

Y. Ikabata, Y. Imamura, H. Nakai

J. Phys. Chem.115(8)p.1433 - 14392011年-

DOI

Linear-scaling divide-and-conquer second-order M?ller-Plesset perturbation calculation for open-shell systems: Implementation and application

T. Yoshikawa, M. Kobayashi, H. Nakai

Theor. Chim. Acta.130(2〜3)p.411 - 4172011年-

DOI

Linearity condition for orbital energies in density functional theory (II): Application to global hybrid functional

Y. Imamura, R. Kobayashi, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.513(1〜3)p.130 - 1352011年-

DOI

Linearity condition for orbital energies in density functional theory: Construction of orbital-specific hybrid functional

Y. Imamura, R. Kobayashi, H. Nakai

J. Chem. Phys.134(12)p.124113 1 - 62011年-

DOI

Reconsidering an analytical gradient expression within a divide-and-conquer self-consistent field approach: exact formula and its approximate treatment

M. Kobayashi, T. Kunisada, T. Akama, D. Sakura, H. Nakai

J. Chem. Phys.134(3)p.34105 1 - 112011年-

DOI

Rigorous non-Born-Oppenheimer theory: Combination of explicitly correlated Gaussian method and nuclear orbital plus molecular orbital theory

M. Hoshino, H. Nishizawa, H. Nakai

J. Chem. Phys.135(2)p.024111 1 - 132011年-

DOI

Theoretical analysis on catalytic activity of metal surfaces on reaction of hypophosphite ion

M. Kunimoto, H. Nakai, T. Homma

J. Electrochem. Soc.80(3)p.1 - 62011年-

DOI

Theoretical design of hexacoordinate hypervalent carbon compounds by analyzing substituent effec

H. Nakai, M. Okoshi, T. Atsumi, Y. Kikuchi, K.-y. Akiba

Bull. Chem. Soc. Jpn.84(5)p.505 - 5102011年-

DOI

Two-level hierarchical parallelization of second-order M?ller?Plesset perturbation calculations in divide-and-conquer method

M. Katouda, M. Kobayashi, H. Nakai, S. Nagase

J. Comput. Chem.32(13)p.2756 - 27642011年-

DOI

ナノ科学のための分割統治量子化学計算法

小林正人,中井浩巳

ナノ学会会報「次世代スパコン特集」9(2)p.85 - 892011年-

巨大分子系の量子化学法

中井浩巳

CSJカレントレビュー・シリーズ第8巻「巨大分子系の計算化学−超大型計算機時代の理論化学の新展開」p.52 - 602011年-

炭素原子の電子配置

中井浩巳

『炭素学』p.19 - 382011年-

理論化学における理論の革新

中井浩巳

「化学のブレークスルー」p.159 - 1632011年-

量子化学に基づく原子・分子のシミュレーション

中井浩巳, 大越昌樹

日本シミュレーション学会誌「シミュレーション」30(4)p.5 - 122011年-

Acceleration of self-consistent-field convergence in ab initio molecular dynamics and Monte Carlo simulations and geometry optimization

T. Atsumi, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.490(1〜3)p.102 - 1082010年-

DOI

Application of real-time time-dependent density functional theory with the CV-B3LYP functional to core excitations

T. Akama, Y. Imamura, H. Nakai

Chem. Lett.39(4)p.407 - 4092010年-

DOI

Divide-and-conquer self-consistent field calculation for open-shell systems: Implementation and application

M. Kobayashi, T. Yoshikawa, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.500(1〜3)p.172 - 1772010年-

DOI

Generalized M?ller?Plesset partitioning in multiconfiguration perturbation theory

M. Kobayashi, A. Szabados, H. Nakai, P. Surjan

J. Chem. Theory Comp.6(7)p.2024 - 20332010年-

DOI

Local response dispersion method II. Generalized multicenter interactions

T. Sato, H. Nakai

J. Chem. Phys.133(19)p.194101 1 - 92010年-

DOI

Quantitative evaluation of catalytic effect of metal chlorides on the decomposition reaction of NaAlH4

H. Hirate, Y. Saito, I. Nakaya, H. Sawai, H. Yukawa, M. Morinaga, H. Nakai

Int. J. Quant. Chem.109(12)p.2793 - 28002010年-

DOI

Short-time Fourier transform analysis of real-time time-dependent Hartree-Fock and time-dependent density functional theory calculations with Gaussian basis functions

T. Akama, H. Nakai

J. Chem. Phys.132(5)p.054104 1 - 112010年-

DOI

Theoretical study of hypervalent bonds in 1,6-diaza-1,6-dihydro- and 1,6-dihydro-1,6-dioxapentalene systems with a heteroatom X at 6s position (X = 14-16 group atoms)

T. Atsumi, T. Abe, K.-y. Akiba, H. Nakai

Bull. Chem. Soc. Jpn.83(8)p.892 - 8992010年-

DOI

Theoretical study on bond-switching in 1,6-dihydro-6a-thia-1,6-diazapentalene (10-S-3) systems compared with corresponding oxygen analogues

T. Atsumi, T. Abe, K.-y. Akiba, H. Nakai

Bull. Chem. Soc. Jpn.83(5)p.520 - 5292010年-

DOI

Time-dependent Hartree-Fock frequency-dependent polarizability calculation applied to divide-and-conquer electronic structure method

T. Touma, M. Kobayashi, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.485(1〜3)p.247 - 2522010年-

DOI

Unusual energy balance between atoms in post-perovskite MgSiO3

H. Hirate, H. Sawai, Y. Saito, H. Yukawa, M. Morinaga, H. Nakai

J. Am. Ceram. Soc.93(10)p.3449 - 34542010年-

DOI

理論化学における理論の革新

中井浩巳

別冊化学「化学のブレークスルー【理論化学編】」p.66 - 722010年-

Density functional method including weak interactions: dispersion coefficients based on the local response approximation

T. Sato, H. Nakai

J. Chem. Phys.131(22)p.224104 1 - 122009年-

DOI

Density functional study for sugar-base correlation of nucleoside cytidine and its fragments

S. Saha, F. Wang, T, Tsuchimochi, A. Nakata, Y. Imamura, H. Nakai

Bull. Chem. Soc. Jpn.82(2)p.187 - 1952009年-

DOI

Divide-and-conquer-based linear-scaling approach for traditional and renormalized coupled cluster methods with single, double, and noniterative triple excitations

M. Kobayashi, H. Nakai

J. Chem. Phys.131(11)p.114108 1 - 92009年-

DOI

Dual-level hierarchical scheme for linear-scaling divide-and-conquer correlation theory

M. Kobayashi, H. Nakai

Int. J. Quant. Chem.109(10)p.2227 - 22372009年-

DOI

Electronic temperature in divide-and-conquer electronic structure calculation revisited: Assessment and improvement of self-consistent field convergence

T. Akama, M. Kobayashi, H. Nakai

Int. J. Quant. Chem109(12)p.2706 - 27132009年-

DOI

Extension of density functional theory to nuclear orbital plus molecular orbital theory: Self-consistent field calculations with the Colle-Salvetti electron-nucleus correlation functional

Y. Imamura, Y. Tsukamoto, H. Kiryu, H. Nakai

Bull. Chem. Soc. Jpn.82(9)p.1133 - 11392009年-

DOI

Extension of energy density analysis to periodic-boundary-condition calculations with plane-wave basis functions

Y. Imamura, A. Takahashi, T. Okada, T. Ohno, H. Nakai

Phys. Rev. B, 81(11)p.115136 1 - 72009年-

DOI

Extension of frozen orbital analysis to the Tamm-Dancoff approximation to time-dependent density functional theory

Y. Imamura, T. Baba, H. Nakai

Chem. Lett.38(6)p.528 - 5292009年-

DOI

Implementation of divide-and-conquer (DC) electronic structure code to GAMESS program package

M. Kobayashi, T. Akama, H. Nakai

J. Comput. Chem. Jpn.8(1)p.1 - 122009年-

DOI

Observation by UV-visible and NMR spectroscopy and theoretical confirmation of 4-isopropyltropolonate ion, 4-isopropyltropolone (hinokitiol), and protonated 4-isopropyltropolone in acetonitrile

M. Hojo, T. Ueda, M. Ike, K. Okamura, T. Sugiyama, M. Kobayashi, H. Nakai

J. Chem. Eng. Data55(5)p.1986 - 19892009年-

DOI

One-body energy decomposition schemes revisited: Assessment of Mulliken-, grid-, and conventional energy density analyses

Y. Kikuchi, Y. Imamura, H. Nakai

Int. J. Quant. Chem.109(11)p.2464 - 24732009年-

DOI

Quantitative approach to the understanding of catalytic effect of metal oxides on the desorption reaction of MgH2

H. Hirate, Y. Saito, I. Nakaya, H. Sawai, H. Yukawa, M. Morinaga, T. Baba, H. Nakai

Int. J. Quant. Chem.109(12)p.2793 - 28002009年-

DOI

Rules for excited states of degenerate systems: Interpretation by frozen orbital analysis

H. Nakai

Advances in the Theory of Atomic and Molecular Systems: Conceptual and Computational Advances in Quantum Chemistry’ Progress in Theoretical Chemistry and Physicsp.363 - 3952009年-

UV-visble, 1H and 13C NMR spectroscopic studies on the interaction between protons or alkaline earth metal ions and the benzoate ion in acetonitrile

M. Hojo, T. Ueda, M. Ike, M. Kobayashi, H. Nakai

J. Mol. Liquids145(3)p.152 - 1572009年-

DOI

インシリコ・ケミストリー〜高性能量子化学計算環境の構築〜

中井浩巳

早稲田産学連携レビュー2009p.76 - 772009年-

化学の領域を広げる巨大分子の電子状態計算

小林正人,中井浩巳

化学64(1)p.38 - 422009年-

Analysis on excitations of molecules with Ih symmetry: Frozen orbital analysis and general rules

T. Baba, Y. Imamura, M. Okamoto, H. Nakai

Chem. Lett37(3)p.322 - 3232008年-

DOI

Application of the Sakurai-Sugiura projection method to core-excited-state calculation by time-dependent density functional theory

T. Tsuchimochi, M. Kobayashi, A. Nakata, Y. Imamura

J. Comput. Chem.29(14)p.2311 - 23162008年-

DOI

Colle-Salvetti-Type Correction for Electron-Nucleus Correlation in the Nuclear Orbital Plus Molecular Orbital Theory

Y. Imamura, H. Kiryu, H. Nakai

J. Comput. Chem.29(5)p.735 - 7402008年-

DOI

Determination of active sites based on unified analysis of potential energy profile in chemical reaction: application to C-H activation of methane by Ti(IV)-imido complex

H. Nakai, J. Suzuki, Y. Kikuchi

Chem. Phys. Lett.460(1〜3)p.347 - 3512008年-

DOI

Development of linear scaling techniques based on divide-and-conquer method

H. Nakai, T. Akama, M. Kobayashi

Bull. Soc. Discrete Variational Xα21(1,2)p.47 - 542008年-

Discovery of hexacoordinate hypervalent carbon compounds: Density functional study

Y. Kikuchi, M. Ishii, K.-y. Akiba, H. Nakai

Chem. Phys. Lett460(1〜3)p.37 - 412008年-

DOI

Energy density analysis for second-order Møller-Plesset perturbation theory and coupled cluster theory with singles and doubles: Applications to C2H4-CH4 complexes

Y. Imamura, H. Nakai

J. Comput. Chem29(10)p.1555 - 15632008年-

DOI

Estimation of redox potential of strained Si by density functional theory calculation

K. Sakata, S. Ishizaki, H. Nakai, T. Homma

J. Phys. Chem. C112(10)p.3538 - 35422008年-

DOI

Extension of linear-scaling divide-and-conquer-based correlation method to coupled cluster theory with singles and doubles excitations

M. Kobayashi, H. Nakai

J. Chem. Phys.129(4)p.044103 1 - 92008年-

DOI

Molecular orbital propagation to accelerate self-consistent-field convergence in an ab initio molecular dynamics simulation

T. Atsumi, H. Nakai

J. Chem. Phys.128(9)p.094101 1 - 92008年-

DOI

Natural bond orbital based energy density analysis for correlated methods: Second-order M?ller-Plesset perturbation and coupled-cluster singles and doubles

Y. Imamura, T. Baba, H. Nakai

Int. J. Quant. Chem.108(8)p.1316 - 13252008年-

DOI

New expression of the chemical bond in hydrides using atomization energies

Y. Shinzato, H. Yukawa, M. Morinaga, T. Baba, H. Nakai

Adv. Quant. Chem.54p.145 - 1602008年-

エネルギー密度解析による表面モデルの検証および触媒作用の解明

中井浩巳, 菊池那明, 今村穣

触媒50(7)p.601 - 6072008年-

メソ物質設計のための線形スケーリング量子化学計算

中井浩巳

化学と工業61(10)p.9612008年-

Hybrid treatment combining the translation- and rotation-free nuclear orbital plus molecular orbital theory with generator coordinate method: TRF-NOMO/GCM

K. Sodeyama, H. Nishizawa, M. Hoshino, M. Kobayashi, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.433(4〜6)p.409 - 4152007年04月-

DOI

Analysis of self-interaction correction for describing core excited states

Y. Imamura, H. Naka

Int. J. Quant. Chem.107(1)p.23 - 292007年01月-

DOI

Grid-Based Energy Density Analysis: Implementation and Assessment

Y. Imamura, A. Takahashi, H. Nakai

J. Chem. Phys.126(3)p.034103 1 - 102007年01月-

DOI

A unified approach to the analysis of the chemical bond in hydrides and hydrocarbons

Y. Shinzato, H. Yukawa, M. Morinaga, T. Baba, H. Nakai

Acta Mater.55(20)p.6673 - 66802007年-

DOI

Ab Initio Molecular Dynamics Simulation of Energy Relaxation Process of Protonated Water Dimer

Y. Yamauchi, S. Ozawa, H. Nakai

J. Phys. Chem.A, 111(11)p.2062 - 20662007年-

DOI

Alternative Linear-Scaling Methodology for the Second-Order Møller-Plesset Perturbation Calculation Based on the Divide-and-Conquer Method

M. Kobayashi, Y. Imamura, H. Nakai

J. Chem. Phys.127(7)p.074103 1 - 82007年-

DOI

Application of Bond Energy Density Analysis (Bond-EDA) to Diels-Alder Reaction

T. Baba, M. Ishii, Y. Kikuchi, H. Nakai

Chem. Lett.36(5)p.616 - 6172007年-

DOI

Density Functional Theory Study on the Reaction Mechanism of Reductants for Electroless Ag Deposition Process

T. Shimada, H. Nakai, T. Homma

J. Electrochem. Soc.154(4)p.D273 - D2762007年-

DOI

Description of Core Excitations by Time-Dependent Density Functional Theory with LDA, GGA, Meta-GGA, and Hybrid Functionals

Y. Imamura, T. Otsuka, H. Nakai

J. Comput. Chem.28(12)p.2067 - 20742007年-

DOI

Development of Analytic Energy Gradient Method in Nuclear Orbital Plus Molecular Orbital Theory

M. Hoshino, Y. Tsukamoto, H. Nakai

Int. J. Quant. Chem.107(14)p.2575 - 25852007年-

DOI

Energy Density Analysis of the Chemical Bond between Atoms in Perovskite-Type Hydrides

Y. Shinzato, H. Yukawa, M. Morinaga, T. Baba, H. Nakai,

J. Alloys Compd.446-447p.96 - 1002007年-

DOI

Extension of Energy Density Analysis to Periodic-Boundary-Condition Calculation: Evaluation of Locality in Extended Systems

H. Nakai, Y. Kurabayashi, M. Katouda, T. Atsumi

Phys. Lett.438(1〜3)p.132 - 1382007年-

DOI

Extension of the Core-Valence-Rydberg B3LYP Functional to Core-Excited-State Calculations of Third-Row Atoms

A. Nakata, Y. Imamura, H. Nakai

J. Chem. Theory Comput.3(4)p.1295 - 13052007年-

DOI

Implementation of Divide-and-Conquer Method Including Hartree-Fock Exchange Interaction

T. Akama, M. Kobayashi, H. Nakai

J. Comput. Chem.28(12)p.2003 - 20122007年-

DOI

Is the divide-and-conquer Hartree-Fock method valid for calculations of delocalized systems?

T. Akama, A. Fujii, M. Kobayashi, H. Nakai

Mol. Phys.19-22p.2799 - 28042007年-

DOI

Isotope Effect in Dihydrogen-Bonded Systems: Application of Analytical Energy Gradient Method in the Nuclear Orbital Plus Molecular Orbital Theory

H. Nakai, Y. Ikabata, Y. Tsukamoto, Y. Imamura, K. Miyamoto, M. Hoshino

Mol. Phys.105(19〜22)p.2649 - 26572007年-

DOI

Molecular Orbital Study on the Oxidation Mechanism of Hydrazine and Hydroxylamine as Reducing Agents for Electroless Deposition Process

T. Shimada, A. Tamaki, H. Nakai, T. Homma

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New Expression of the Chemical Bond in Perovskite-Type Oxides

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Nuclear orbital plus molecular orbital (NOMO) theory: Simultaneous determination of nuclear and electronic wave functions without Born-Oppenheimer approximation

H. Nakai

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Theoretical Design of Monofunctional Psoralen Compounds in Photochemotherapy

A. Nakata, T. Baba, H. Nakai

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Theoretical Determination of Hypervalent Bond Energy of 10-S-3 Sulfurane Derivatives

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UV-Visible and 1H or 13C NMR Spectroscopic Studies on the Specific Interaction between Lithium Ions and the Anion from Tropolone or 4-Isopropyltropolone (Hinokitiol) and on the Formation of Protonated Tropolones in Acetonitrile or Other Solvents

M. Hojo, T. Ueda, T. Inoue, M. Ike, M. Kobayashi, H. Nakai

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Wavelet Transform Analysis of Ab Initio Molecular Dynamics Simulation: Application to Core-Excitation Dynamics of BF3

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原子核と電子の波動関数を同時に決定するためのnon-Born-Oppenheimer理論:NOMO理論

中井浩巳, 星野稔

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表面−分子相互作用系の量子化学計算に関する最近の動向

中井浩巳

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Elimination of translational and rotational motions in nuclear orbital plus molecular orbital theory: Contribution of the first-order rovibrationa coupling

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Second-order Møller-Plesset perturbation energy obtained from divide-and-conquer Hartree-Fock density matrix

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Hybrid exchange-correlation functional for core, valence, and Rydberg excitations: Core-Valence-Rydberg B3LYP

A. Nakata, Y. Imamura, H. Nakai

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Energy density analysis of cluster size dependence of surface-molecule interactions (II): Formate adsorption onto a Cu (111) surface

H. Nakai, Y. Kikuchi

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Natural atomic orbital-based energy density analysis: implementation and assessmen

T. Baba, M. Takeuchi, H. Nakai

Chem. Phys. Lett424(1〜3)p.193 - 1982006年06月-

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Elimination of translational and rotational motions in nuclear orbital plus molecular orbital theory: Application of Møller-Plesset perturbation theory

M. Hoshino, H. Nakai

J. Chem. Phys.124(19)p.194110 1 - 102006年05月-

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Non-Born-Oppenheimer effects predicted by translation-free nuclear orbital plus molecular orbital method

K. Sodeyama, K. Miyamoto, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.421(1〜3)p.72 - 762006年04月-

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Implementation of Surján’s density matrix formulae for calculating second-order Møller-Plesset energy

M. Kobayashi, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.420(1〜3)p.250 - 2552006年03月-

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

A. Nakata, Y. Imamura, T. Otsuka, H. Nakai

J. Chem. Phys.124(9)p.094105 1 - 92006年03月-

DOI

Time-dependent density functional theory (TDDFT) calculations for core-excited states: Assessment of an exchange functional combining the Becke88 and van Leeuwen-Baerends-type functionals

Y. Imamura, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.419(1〜3)p.297 - 3032006年02月-

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Periodic-boundary-condition calculation using Heyd-Scuseria-Ernzerhof screened Coulomb hybrid functional: Electronic structure of anatase and rutile TiO<SUB>2</SUB>

H. Nakai, J. Heyd, G. E. Scuseria

J. Comput. Chem. Jpn.5(1)p.7 - 182006年01月-

Reply to "Comment on `Elimination of translational and rotational motions in nuclear orbital plus molecular orbital theory'"

H. Nakai, M. Hoshino, K. Miyamoto, and S. Hyodo

J. Chem. Phys.123p.2371022005年12月-

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Energy Density Analysis of Kohn-Sham DFT Method and Its Applications

T. Baba, Y. Yamauchi, Y. Kikuchi, Y. Kurabayashi, H. Nakai

Bull. Soc. Discrete Variational Xα.18(1)p.7 - 192005年12月-

Characterization of strained Si wafer surface by density functional theory analysis

K. Sakata, T. Homma, H. Nakai, T. Osaka

, Electrochimica Acta51(5)p.1000 - 10032005年11月-

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Density functional theory study on the oxidation mechanisms of aldehydes as reductants for electroless Cu deposition process

T. Shimada, K. Sakata, T. Homma, H. Nakai, T. Osaka

Electrochimica Acta51(5)p.906 - 9152005年11月-

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Synthesis of the Pivalamidate-Bridged Pentanuclear Platinum(II,III) Linear Complexes with Pt···Pt Interactions

S. Arai, M. Ochiai, W. Chen, A. Nakata, H. Nakai, K. Matsumoto

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Energy Density Analysis of Embedded Cluster Models for an MgO crystal

Y. Kawamura, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.410(1〜3)p.64 - 692005年07月-

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Hybrid approach for ab initio molecular dynamics simulation combining energy density analysis and short-time Fourier transform: Energy transfer spectrogram

Y. Yamauchi, H. Nakai

J. Chem. Phys.123(3)p.034101 1 - 92005年07月-

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Principal component analysis with energy density of Calophyllum coumarins

M. Takeuchi, A. Nakata, H. Nakai

Chem. Lett.34(6)p.844 - 8452005年06月-

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Elimination of translational and rotational motions in nuclear orbital plus molecular orbital theory

H. Nakai, M. Hoshino, K. Miyamoto, S. Hyodo

J. Chem. Phys.122(22)p.16101 1 - 102005年05月-

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Short-time Fourier transform Analysis of Ab Initio Molecular Dynamics Simulation : Collision Reaction between CN and C4H6

M. Tamaoki, Y. Yamauchi, H. Nakai

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Extension of energy density analysis to treating chemical bonds in molecules

H. Nakai, Y. Kikuchi

J. Theor. Comp. Chem.4(1)p.317 - 3322005年03月-

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Practical performance assessment of accompanying coordinate expansion recurrence relation algorithm for computation of electron repulsion integrals

M. Katouda, M. Kobayashi, H. Nakai

J. Theor. Comp. Chem.4(1)p.139 - 1492005年03月-

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Theoretical study on excitation dynamics of 5-dibenzosuberene and its derivatives

H. Nakai, T. Baba

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DOI

Isotope effects in the reaction of H+(H2O)2/D+(D2O)2 with acetone/dimethylsulfoxide

Y. Kawai, Y. Okada, S. Yamaguchi, K. Takeuchi, Y. Yamauchi, H. Nakai

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DOI

Short-time Fourier transform analysis of ab initio molecular dynamics simulation: case for collision reaction between NH<SUB>4</SUB><SUP>+ </SUP>(NH<SUB>3</SUB>)<SUB>2 </SUB>and NH<SUB>3</SUB>

Y. Yamauchi, H. Nakai, and Y. Okada

121(22)p.11098 - 111032004年12月-

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A hybrid approach combining energy density analysis with the interaction energy decomposition method

Y. Kawamura, H. Nakai

J. Comp. Chem.25(15)p.1882 - 18872004年11月-

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Energy density analysis of cluster size dependence of surface-molecule interactions: H<SUB>2</SUB>, C<SUB>2</SUB>H<SUB>2</SUB>C<SUB>2</SUB>H<SUB>4 </SUB>and CO adsorption onto Si(100)-(2×1) surface

H. Nakai, M. Katouda, Y. Kawamura

J. Chem. Phys.,121(10)p.4893 - 49002004年09月-

DOI

New recurrence relations for the rapid evaluation of electron repulsion integrals based on accompanying coordinate expansion formula

M. Kobayashi, H. Nakai

J. Chem. Phys.,121(9)p.4050 - 40582004年09月-

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Ab initio molecular orbital study of the electron emission mechanism of TiCl3 as a reductant for an electroless deposition process

M. Shimada, I. Komatsu, T. Homma, H. Nakai, T. Osaka

Electrochemistry72(6)p.462 - 4652004年06月-

New algorithm for the rapid evaluation of electron repulsion integrals: elementary basis algorithm

H. Nakai, M. Kobayashi

Chem. Phys. Lett./Elsevier388(1〜3)p.50 - 542004年04月-

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Theoretical study on the excited states of psoralen compounds bonded to a thymine residue

A. Nakata, T. Baba, H. Takahashi, H. Nakai

J. Comp. Chem./John Wiley & Sons25(2)p.179 - 1882004年01月-

DOI

Size-Dependent Reaction Cross Section of Protonated Water Clusters H<SUP>+</SUP>(H<SUB>2</SUB>O)<SUB>n</SUB> (n = 2-11) with D<SUB>2</SUB>O

S. Yamaguchi, S. Kudoh, Y. Okada, T. Orii, K. Takeuchi, T. Ichikawa, H. Nakai

J. Phys. Chem. A. /American Institute of Physics107(50)p.10904 - 109102003年12月-

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Molecular orbital study on the reaction process of dimethylamine borane as a reductant for electroless deposition

T. Homma, A. Tamaki, H. Nakai, T. Osaka

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Energy density analysis (EDA) of proton transfer reactions in malonaldehyde, tropolone, and 9-hydroxyphenalenone

H. Nakai, K. Sodeyama

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Ab initio molecular dynamics study on the excitation dynamics of psoralen compounds

H. Nakai, Y. Yamauchi, A. Nakata, T. Baba, H. Takahashi

J. Chem. Phys.119(8)p.4223 - 42282003年08月-

DOI

Reactions of protonated water clusters H<SUP>+</SUP>(H<SUB>2</SUB>O)<SUB>n </SUB>(n = 2-6) with dimethylsulfoxide in a guided ion beam apparatus

Y. Kawai, S. Yamaguchi, Y. Okada, K. Takeuchi, Y. Yamauchi, S. Ozawa, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.377(1〜2)p.69 - 732003年08月-

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Energy density analysis of internal methyl rotations in halogenated toluenes

Y. Kawamura, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.368(5〜6)p.673 - 6792003年01月-

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Many-body effects in nonadiabatic molecular theory for simultaneous determination of nuclear and electronic wave functions: Ab initio NOMO/MBPT and CC methods

H. Nakai, K. Sodeyama

J. Chem. Phys.118(3)p.1119 - 11272003年01月-

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化学ってそういうこと!−夢が広がる分子の世界−

中井浩巳, 日本化学会編(共著)

化学同人 2003年-

DFT Calculation Analysis of the Infrared Spectra of Ethylene Adsorbed on Cu(110), Pd(110) and Ag(110)

K. Itoh, T. Kiyohara, H. Shinohara, C. Ohe, Y. Kawamura, H. Nakai

J. Phys. Chem. B.106(41)p.10714 - 107212002年10月-

DOI

Energy density analysis (EDA) of cis, trans-enol isomerization reactions in malonaldehyde, tropolone, and 9-hydroxyphenalenone

H. Nakai, K. Sodeyama

Chem. Phys. Lett.365(3〜4)p.203 - 2102002年10月-

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Ab initio MD simulation of collision reaction between ammonia cluster ion and ammonia monomer

H. Nakai, Y. Yamauchi, A. Matsuda, Y. Okada, K. Takeuchi

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Energy Density Analysis with Kohn-Sham Orbitals

H. Nakai

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Simultaneous determination of nuclear and electronic wave functions without Born-Oppenheimer approximation: Ab initio NO+MO/HF theory

H. Nakai

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The Stability of Ammonia Cluster Ions and Its Relation to Nucleation Rate

Y. Okada, T. Orii, K. Takeuchi, H. Nakai, T. Ichikawa

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π-σ<SUP>*</SUP> Hyperconjugation mechanism on methyl rotation in cationic state of substituted toluenes

M. Kawai, H. Nakai

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Molecular orbital study on the reaction mechanisms of electroless deposition processes

T. Homma, I. Komatsu, A. Tamaki, H. Nakai, T. Osaka

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Non Born-Oppenheimer theory for simultaneous determination of vibrational and electronic excited states: Ab initio NO+MO/CIS theory

H. Nakai, K. Sodeyama, M. Hoshino

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π<SUP>*</SUP>-σ<SUP>*</SUP> Hyperconjugation mechanism on the rotational barrier of the methyl group(III):Methyl-azabenzenes in the ground,excited,and anionic states

Y. Kawamura, T. Nagasawa, H. Nakai

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Ab Initio Molecular Orbital Study of the Oxidation Mechanism of Hypophosphite Ion as a Reductant for an Electroless Deposition Process

H. Nakai, T. Homma, I. Komatsu

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Theoretical study on ammonia cluster ions: nature of thermodynamic magic number

H. Nakai, T. Goto, T. Ichikawa

Chem. Phys.262(2〜3)p.201 - 2102000年12月-

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π<SUP>*</SUP>-σ<SUP>*</SUP> Hyperconjugation Mechanism on the Rotational Barrier of the Methyl Group (I): Substituted Toluenes in the Ground,Excited and Anionic States

H. Nakai, M. Kawai

J. Chem. Phys.113(6)p.2168 - 21742000年08月-

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Theoretical study on ammonia cluster ions: nature of kinetic magic number

H. Nakai, T. Goto, Y. Okada, T. Orii, K. Takeuchi, M. Ichihashi, T. Kondow

J. Chem. Phys.112(17)p.7409 - 74152000年05月-

DOI

π<SUP>*</SUP>-σ<SUP>*</SUP> Hyperconjugation Mechanism on the Rotational Barrier of the Methyl Group (II): 1- and 2-Methylnaphthalenes in the S<SUB>0</SUB>, S<SUB>1</SUB>, C<SUB>0</SUB>, and A<SUB>1</SUB> States

H. Nakai, M. Kawai

Chem. Phys. Lett.318(4〜5)p.298 - 3042000年02月-

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Nature of the Change in the Rotational Barrier of the Methyl Group due to S<SUB>0</SUB> > S<SUB>1</SUB> Excitation

H. Nakai, M. Kawai

Chem. Phys. Lett. 307(3〜4)p.272 - 2761999年07月-

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Ab Initio Molecular Orbital Study on the Oxidation Mechanism for Dimethylamine Borane as a Reductant for an Electroless Deposition Process

T. Homma, H. Nakai, M. Onishi, T. Osaka

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An Extension of the Ab Initio Molecular Orbital Theory to the Nuclear Motion

M. Tachikawa, K. Mori, H. Nakai, K. Iguchi

Chem. Phys. Lett.290(4〜6)p.437 - 4421998年07月-

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A Theoretical Study of the Photochemical Reductive Elimination and Thermal Oxidative Addition of Molecular Hydrogen from and to the Ir-Complex

, Y. Hayashi, H. Nakai, Y. Tokita, H. Nakatsuji

Theor. Chem. Acta 99(4)p.210 - 2141998年05月-

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Oxidation Mechanism of Propylene on an Ag Surface: Dipped Adcluster Model Study

H. Nakatsuji, Z. Hu, H. Nakai, K. Ikeda

Surf. Sci. 401(3)p.371 - 3911998年04月-

DOI

Electronic structures of MoF<SUB>6</SUB> and MoOF<SUB>4</SUB>in the ground and excited states :A SAC-CI and frozen-orbital-analysis study

H. Nakai, H. Morita, P. Tomasello, H. Nakatsuji

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Theoretical Studies on the Catalytic Activity of Ag Surface for the Oxidation of Olefins

H. Nakatsuji, Z. M. Hu, H. Nakai

Int. J. Quant. Chem.65(5)p.839 - 8551997年12月-

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Activation of O<SUB>2</SUB> on Cu, Ag, and Au Surfaces for the Epoxidation of Ethylene: Dipped Adcluster Model Study

H. Nakatsuji, Z. Hu, H. Nakai, K. Ikeda

Surf. Sci. 387(1〜3)p.328 - 3411997年10月-

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Electronic Structures of the Ground and Excited States of Mo(CO)<SUB>6</SUB>: SAC-CI Calculation and Frozen Orbital Analysis

H. Morita, H. Nakai, H. Hanada, H. Nakatsuji

Mol. Phys.92(3)p.523 - 5341997年10月-

DOI

Mechanism of the Partial Oxidation of Ethylene on an Ag Surface: Dipped Adcluster Model Study

H. Nakatsuji, H. Nakai, K. Ikeda, Y. Yamamoto

Surf. Sci. 384(1〜3)p.315 - 3331997年07月-

DOI

Theoretical study on the thermal and photochemical isomerization reactions of dicyanoacetylene complex of platinum Pt(PH<SUB>3</SUB>)<SUB>2</SUB>(C<SUB>4</SUB>N<SUB>2</SUB>)

H. Nakai, S. Fukada, H. Nakatsuji

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Ab initio molecular orbital model of scanning tunneling microscopy: Benzene and benzene adsorbed on a Ag surface

M. Hidaka, T. Fujita, H. Nakai, H. Nakatsuji

Chem. Phys. Lett.264(3〜4)p.371 - 3751997年01月-

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Frozen- orbital analysis for the excited states of metal complexes in high symmetry: O <SUB>h</SUB> case

H. Nakai, H. Morita, H. Nakatsuji

J. Phys. Chem.100(39)p.15753 - 157591996年09月-

DOI

Theoretical study of the ionized electronic structure of the octahedral complex MoF<SUB>6</SUB>

H. Morita, H. Nakai, P. Tomasello, H. Nakatsuji

Bull. Chem. Soc. Jpn.69(7)p.1893 - 18991996年07月-

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Ab Initio Molecular Orbital Model of Scanning Tunneling Microscope

T. Fujita, H. Nakai, H. Nakatsuji

J. Chem. Phys.104(6)p.2410 - 24171996年01月-

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CO and NO adsorption on copper-containing zeolite: A theoretical ab initio study

N. U. Zhanpeisov, H. Nakatsuji, M. Hada, H. Nakai

Catal. Lett.42(3〜4)p.173 - 1761996年-

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Theoretical study on the photostimulated desorption of CO from a Pt surface

H. Nakatsuji, H. Morita, H. Nakai, Y. Murata, K. Fukutani

J. Chem. Phys.104(2)p.714 - 7261996年-

DOI

Theoretical study on the electronic spectrum of TcO<SUB>4</SUB><SUP>-</SUP>

J. Hasegawa, K. Toyota, M. Hada, H. Nakai, H. Nakatsuji

Theoret. Chem. Acta.92(6)p.351 - 3591995年12月-

Electronic mechanism of the surface enhanced Raman scattering

H. Nakai, H. Nakatsuji

J. Chem. Phys.103(6)p.2286 - 22941995年08月-

DOI

Theoretical study on the photochemical decomposition reaction of permanganate ion, MnO<SUB>4</SUB><SUP>-</SUP>

H. Nakai, Y. Ohmori, H. Nakatsuji

J. Phys. Chem.99(21)p.8550 - 85551995年05月-

DOI

Mechanism of photochemical reaction of permanganate ion

H. Nakai, H. Nakatsuji

J. Mol. Struct. (THEOCHEM)311p.141 - 1511994年07月-

DOI

Theoretical study on the ground and excited states of the chromate anion CrO<SUB>4</SUB><SUP>2-</SUP>

S. Jitsuhiro, H. Nakai, M. Hada, H. Nakatsuji

J. Chem. Phys.101(2)p.1029 - 10361994年07月-

DOI

「固体触媒作用の量子化学」

中辻博, 波田雅彦, 中井浩巳, 福西快文

触媒36(1)p.33 - 401994年-

「表面光化学反応の理論展開」

中辻博, 中井浩巳

有機合成化学研究所講演集、第8集p.92 - 1001994年-

Dipped adcluster model and SAC-CI method applied to harpooning, chemiluminescence and electronemission in halogen chemisorption on alkali metal surface

H. Nakatsuji, R. Kuwano, H. Morita, H. Nakai

J. Mol. Catal.82(2〜3)p.211 - 2281993年06月-

DOI

Theoretical study on the methane activation reactions by Pt, Pt<SUP>+</SUP>, and Pt<SUP>-</SUP> atoms

M. Hada, H. Nakatsuji, H. Nakai, S. Gyobu, S. Miki

J. Mol. Struct. (THEOCHEM)281(2〜3)p.207 - 2121993年04月-

DOI

Dipped adcluster model study for molecular and dissociative chemisorption of O<SUB>2</SUB> on Ag surface

H. Nakatsuji, H. Nakai

J. Chem. Phys.98(3)p.2423 - 24361993年02月-

DOI

固体表面上での化学吸着と触媒反応の電子論

中辻博, 波田雅彦, 中井浩巳

表面科学14(10)p.603 - 6091993年-

Potential energy curves of dioxygen anion species: O<SUB>2</SUB><SUP>-</SUP>and O<SUB>2</SUB><SUP>2-</SUP>

H. Nakatsuji, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.197(4〜5)p.339 - 3451992年09月-

DOI

Dipped adcluster model study for the end-on chemisorption of O<SUB>2</SUB> on an Ag surface

H. Nakatsuji, H. Nakai

Can. J. Chem.70(2)p.404 - 4081992年02月-

Catalytic reactions of transition metal clusters and surfaces from ab initio theory−cluster and dipped adcluster model studies combined with the SAC/SAC-CI method−

H. Nakatsuji, H. Nakai, M. Hada

‘Metal-ligand interctions: from atoms, to clusters, to surfaces’, Ed. D. R. Salahub, NATO ASI Series, Reidel, Dordrecht1992年-

Theoretical study on the ground and excited states of MnO<SUB>4</SUB><SUP>-</SUP>

H. Nakai, Y. Ohmori, H. Nakatsuji

J. Chem. Phys.95(11)p.8287 - 82911991年12月-

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Dipped adcluster model for chemisorptions and catalytic reactions on a metal surface: image force correction and applications to Pd-O<SUB>2</SUB> adclusters

H. Nakatsuji, H. Nakai, Y. Fukunishi

J. Chem. Phys.95(1)p.640 - 6471991年02月-

DOI

金属表面における化学吸着と触媒作用

中井浩巳, 福西快文, 中辻博

季刊化学総説13p.158 - 1781991年-

触媒作用の量子化学

中辻博, 波田雅彦, 中井浩巳

有機合成化学研究所 講演集5p.59 - 721991年-

Theoretical study on molecular and dissociative chemisorptions of an O<SUB>2</SUB> molecule on an Ag surface: dipped adcluster model combined with symmetry adapted cluster-configuration interaction method

H. Nakatsuji, H. Nakai

Chem. Phys. Lett.174(3〜4)p.283 - 2861990年01月-

DOI

書籍等出版物

化学ってそういうこと!ー夢が広がる分子の世界ー

化学同人社2003年 01月-2003年 01月

Meso-scale Quantum Chemistry

H. Nakai, Y. Imamura, Y. Kikuchi, M. Kobayashi, T. Akama, J. Seino

Meso???2012年 01月-2012年 01月

Description of Core Ionized and Excited States by Density Functional Theory and Time-dependent Density Functional Theory

Y. Imamura, H. Nakai

Advances in the Theory of Atomic and Molecular Systems2012年 04月-2012年 04月

化学原理の発見:縮重系励起の対称則

H. Nakai

J. Comput. Chem. Jpn.2012年 04月-2012年 04月

How does it become possible to treat delocalized and/or open-shell systems in fragmentation-based linear-scaling electronic structure calculation: the case of divide-and-conquer method

M. Kobayashi, H. Nakai

Phys. Chem. Chem. Phys.2012年 03月-2012年 06月

巨大分子系の量子化学法

中井浩巳

CSJカレントレビュー・シリーズ第8巻「巨大分子系の計算化学−超大型計算機時代の理論化学の新展開」2011年 03月-2012年 03月

量子化学に基づく原子・分子のシミュレーション

中井浩巳, 大越昌樹

日本シミュレーション学会誌「シミュレーション」2011年 12月-2011年 12月

理論化学における理論の革新

中井浩巳

「化学のブレークスルー」2011年 10月-2011年 10月

炭素原子の電子配置

中井浩巳

『炭素学』2011年 10月-2011年 10月

ナノ科学のための分割統治量子化学計算法

小林正人,中井浩巳

ナノ学会会報「次世代スパコン特集」2011年 03月-2011年 03月

Divide-and-conquer approaches to quantum chemistry: Theory and implementation

M. Kobayashi, H. Nakai

Linear-Scaling Techniques in Computational Chemistry and Physics: Methods and Applications2010年 02月-2011年 02月

理論化学における理論の革新

中井浩巳

別冊化学「化学のブレークスルー【理論化学編】」2010年 05月-2010年 05月

Rules for excited states of degenerate systems: Interpretation by frozen orbital analysis

H. Nakai

Advances in the Theory of Atomic and Molecular Systems: Conceptual and Computational Advances in Quantum Chemistry’ Progress in Theoretical Chemistry and Physics2009年 04月-2009年 04月

化学の領域を広げる巨大分子の電子状態計算

小林正人,中井浩巳

化学2008年 11月-2009年 01月

インシリコ・ケミストリー〜高性能量子化学計算環境の構築〜

中井浩巳

早稲田産学連携レビュー20092008年 09月-2009年 09月

Development of linear scaling techniques based on divide-and-conquer method

H. Nakai, T. Akama, M. Kobayashi

Bull. Soc. Discrete Variational Xα2008年 09月-2008年 09月

メソ物質設計のための線形スケーリング量子化学計算

中井浩巳

化学と工業2008年 08月-2008年 10月

エネルギー密度解析による表面モデルの検証および触媒作用の解明

中井浩巳, 菊池那明, 今村穣

触媒2008年 07月-2008年 10月

New expression of the chemical bond in hydrides using atomization energies

Y. Shinzato, H. Yukawa, M. Morinaga, T. Baba, H. Nakai

Adv. Quant. Chem.2008年 01月-2008年 01月

Nuclear orbital plus molecular orbital (NOMO) theory: Simultaneous determination of nuclear and electronic wave functions without Born-Oppenheimer approximation

H. Nakai

Int. J. Quant. Chem. (Review)2007年 03月-2007年 09月

原子核と電子の波動関数を同時に決定するためのnon-Born-Oppenheimer理論:NOMO理論

中井浩巳, 星野稔

Mol. Sci. (分子科学)2007年 06月-2007年 06月

表面−分子相互作用系の量子化学計算に関する最近の動向

中井浩巳

表面科学2007年 01月-2007年 03月

Energy Density Analysis of Kohn-Sham DFT Method and Its Applications

T. Baba, Y. Yamauchi, Y. Kikuchi, Y. Kurabayashi, H. Nakai

Bull. Soc. Discrete Variational Xα.2005年 11月-2005年 12月

化学ってそういうこと!−夢が広がる分子の世界−

中井浩巳, 日本化学会編(共著)

化学同人 2003年-2003年

表面光化学反応の理論展開

中辻博, 中井浩巳

有機合成化学研究所講演集、第8集1994年-1994年

固体触媒作用の量子化学

中辻博, 波田雅彦, 中井浩巳, 福西快文

触媒1994年-1994年

固体表面上での化学吸着と触媒反応の電子論

中辻博, 波田雅彦, 中井浩巳

表面科学1993年-1993年

Catalytic reactions of transition metal clusters and surfaces from ab initio theory−cluster and dipped adcluster model studies combined with the SAC/SAC-CI method−

H. Nakatsuji, H. Nakai, M. Hada

‘Metal-ligand interctions: from atoms, to clusters, to surfaces’, Ed. D. R. Salahub, NATO ASI Series, Reidel, Dordrecht1992年-1992年

金属表面における化学吸着と触媒作用

中井浩巳, 福西快文, 中辻博

季刊化学総説1991年-1991年

触媒作用の量子化学

中辻博, 波田雅彦, 中井浩巳

有機合成化学研究所 講演集1991年-1991年

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:特定領域研究

高速化量子ダイナミックス理論の開発

2006年-2009年

配分額:¥19200000

研究種別:基盤研究(C)

6配位の炭素およびリンを中心原子とする超原子価化合物の創製

2005年-2006年

研究分野:有機化学

配分額:¥3000000

研究種別:萌芽研究

電子および原子核波動関数の同時決定法の開発とその応用

2004年-2006年

研究分野:物理化学

配分額:¥3600000

研究種別:特定領域研究

表面励起プロセスの電子的メカニズムに関する理論的研究

2002年-2002年

配分額:¥3000000

研究種別:若手研究(A)

量子化学計算におけるLinear-Scaling法の開発とその応用

2002年-2004年

研究分野:物理化学

配分額:¥28730000

研究種別:特定領域研究(A)

励起分子と固体触媒の構造・振動状態・反応性に関する理論的研究

2000年-2001年

配分額:¥4000000

研究種別:奨励研究(A)

ヘテロバイメタリッククラスターの触媒作用に関する理論的研究

1999年-2000年

研究分野:物理化学

配分額:¥2200000

研究種別:特定領域研究(A)

電極表面のSTM観察とナノオーダー加工に関する理論的研究

1999年-1999年

配分額:¥1500000

研究種別:特定領域研究(A)

励起分子の構造・振動状況・反応性に対する新しい理論的取り扱い

1999年-1999年

配分額:¥1900000

研究種別:国際学術研究

光誘起分子構造ダイナミックスの時間分解分光

1997年-1999年

研究分野:物理化学

配分額:¥6200000

研究種別:重点領域研究

固体表面場における触媒反応の電子的メカニズムに関する理論的研究

1997年-1997年

配分額:¥1600000

研究種別:重点領域研究

固体表面場における触媒反応の電子的メカニズムに関する理論的研究

1996年-1996年

配分額:¥2000000

研究種別:基盤研究(C)

固体表面及び表面吸着種の励起ダイナミックスに関する理論的研究

1996年-1997年

研究分野:物理化学

配分額:¥2200000

研究種別:試験研究(B)

SAC-CI法を中核とする大規模計算システムの構築と実用化

1995年-1997年

研究分野:物理化学

配分額:¥13900000

研究種別:重点領域研究

固体表面場における触媒反応の電子的メカニズムに関する理論的研究

1995年-1995年

配分額:¥1800000

研究種別:奨励研究(A)

銀触媒によるエチレンの部分酸化反応の電子的メカニズムに関する理論的研究

1994年-1994年

研究分野:物理化学

配分額:¥1200000

研究種別:奨励研究(A)

表面増強ラマン散乱(SERS)の電子的発現機構に関する理論的研究

1993年-1993年

研究分野:物理化学

配分額:¥900000

研究種別:一般研究(A)

Surface photochemistryの基礎的電子過程に関する理論的研究

1993年-1995年

研究分野:物理化学

配分額:¥15400000

研究種別:一般研究(B)

金属及び金属酸化物固体触媒とクラスターの表面反応と触媒作用に関する理論的研究

1991年-1992年

研究分野:工業物理化学・複合材料

配分額:¥6900000

研究種別:挑戦的萌芽研究

凝縮系の熱力学量に対する高精度量子化学計算法の開発

2015年-2017年

研究分野:物理化学

配分額:¥3380000

研究種別:基盤研究(A)

ユビキタス水素の機能とダイナミクスに関する理論的研究

2014年-2018年

研究分野:物理化学

配分額:¥15210000

研究種別:挑戦的萌芽研究

実時間発展形式の分子理論の開発および非平衡過程への実践的応用

2010年-2012年

研究分野:物理化学

配分額:¥3510000

研究資金の受入れ状況

提供機関:文部科学省

分子設計による機能性新素材開発1996年-2000年

学内研究制度

特定課題研究

インシリコ元素戦略に向けた相対論的量子化学理論の構築と実践

2012年度

研究成果概要: 本特定課題研究Bでは、元素戦略に必要な相対論的量子化学理論の構築を目指した。特に理論的な基盤となる次の2点を実施した。(1)局所ユニタリー変換(LUT)法による2成分相対論法の高速化(2)一般化非制限ハートリー・フォック(GUH... 本特定課題研究Bでは、元素戦略に必要な相対論的量子化学理論の構築を目指した。特に理論的な基盤となる次の2点を実施した。(1)局所ユニタリー変換(LUT)法による2成分相対論法の高速化(2)一般化非制限ハートリー・フォック(GUHF)法及びその電子相関理論(GUMP2)の確立。テーマ(1)では、周期表のあらゆる元素を含む物質・材料に対して、確証性の高い特性評価・機能設計を可能とするための相対論的量子化学理論の基盤構築を目指した。特に、2成分相対論法のうちで最も高精度な無限次ダグラス・クロール変換(IODK/IODK)法を基礎として、その弱点である莫大な計算コストを軽減するために局所ユニタリー変換(LUT)法を開発した。これにより、計算時間における線形スケーリング(計算時間が系の大きさに比例)および化学的精度(1 kcal/mol)を保った計算誤差が示され、本手法の有用性が確認された。テーマ(2)では、スピン依存部分を含むハミルトニアンでは様々な形式のスピン演算子が含まれることから、これらの形式に対応可能なGUHF法及びGUMP2を確立した。簡単な分子で数値検証を行った結果、従来の2成分相対論法では電子相関エネルギーを過剰評価する傾向があるが、本手法では4成分相対論法とほぼ同様の結果を与えることが確認された。これにより、電子相関効果と相対論効果を同時にしかも高精度に取り扱えるようになった。 本特定課題研究Bは、平成24年度科学研究費補助金基盤研究(A)(申請49,810千円)に不採択を受けて、平成25年度の再申請につなげるための研究費という位置づけであった。しかし、本研究代表者はさらなるステップアップを目指して、上記のような理論基盤を充実させたのち、科学技術振興機構(JST)が募集する戦略的創造研究推進事業(CREST)「元素戦略を基軸とする物質・材料の革新的機能の創出」に応募し、採択に至った。チーム全体の研究経費も290,000千円(うち研究代表者の研究経費は140,000千円)である。研究課題名も、本特定課題をさらに発展させた「相対論的電子論が拓く革新的機能材料設計」というものとした。

大規模量子科学計算と分子動力学法の融合による化学反応シミュレーションの実行

2013年度

研究成果概要:本研究の目的は,申請者らがこれまでに開発・発展させてきた大規模量子化学計算である分割統治(DC)法に分子動力学(MD)法を組み合わせることにより,結合の生成・開裂を伴う化学反応の動的なシミュレーションを行うことである。これにより,...本研究の目的は,申請者らがこれまでに開発・発展させてきた大規模量子化学計算である分割統治(DC)法に分子動力学(MD)法を組み合わせることにより,結合の生成・開裂を伴う化学反応の動的なシミュレーションを行うことである。これにより,従来の量子化学計算だけでは困難であった温度や時間の効果を取り込むこと、従来のMD法では困難であった結合の生成・開裂を取り扱うことの克服を目指した。原理的には単に量子化学計算とMD法を組み合わせるだけ(一般にAIMD法と呼ばれる)で化学反応シミュレーションは行えるが,MD法の時間ステップ(通常,1フェムト秒(fs)程度)ごとに量子化学計算,特に,力の計算を行う必要があり,現実的な反応を追跡できない。本研究では,比較的計算コストが小さい密度汎関数強束縛(DFTB)法に着目し,さらにDC法を適用することにより,この困難を克服した。また、「京」コンピュータなどの超並列環境に対応したプログラム開発も行った。8,000分子の水に対するDC-DFTB法のエネルギー計算が,2,500ノード(20,000コア)を使用することにより1.125秒で実行できることを確かめた。並列化度79.5%に加えて、高い実行効率も達成した。さらに、(1)アミン溶液によるCO2吸収・放散過程,(2)グラファイト電極表面での電解質溶液の分解反応,という2つの化学反応に応用した。(1)では、CO2の吸収過程では、OH-によるプロトンの引き抜きが水の水素結合ネットワークを介してアミン-CO2複合系に作用することを明らかにした。一方、放散過程では、カルバメートとプロトン化アミンが直接プロトンの授受を行っていることを明らかにした。このように、同一の反応であっても、微視的な反応機構が異なることは、反応シミュレーションによって初めて明らかにできることであり、本研究の意義は大きい。(2)では、実験的にとらえることが困難なSEI膜の成長過程の初期段階を明らかにした。

相対論的量子化学とインフォマティクスによる均一系触媒を用いた反応予測手法の開発

2017年度共同研究者:清野 淳司

研究成果概要:本研究では、(A)機械学習や群知能などの人工知能技術を用いて相対論的量子化学計算法の高精度化を目指した。また、(B)相対論的量子化学計算の結果を用いた反応予測システムの開発を目指した。テーマ(A)では、密度汎関数理論の肝となる汎関...本研究では、(A)機械学習や群知能などの人工知能技術を用いて相対論的量子化学計算法の高精度化を目指した。また、(B)相対論的量子化学計算の結果を用いた反応予測システムの開発を目指した。テーマ(A)では、密度汎関数理論の肝となる汎関数を群知能および機械学習により決定することに成功した。また、相対論的密度汎関数理論では、4成分法から2成分法に描像を変化させる場合、電子密度の見積りに注意が必要であり、そのための処方を示すことができた。テーマ(B)では、機械学習により量子化学的記述子を用いた反応予測システムの開発に成功した。

金属錯体の励起状態と光化学反応に関する理論的研究

1996年度

研究成果概要: 本研究では、金属錯体の励起状態の量子化学計算から、それらを一般的に理解するための規則を見い出すことに成功した。また、励起状態のポテンシャル面の計算から、Mo(CO)6の光分解反応や白金テトラシアノエチレン錯体の光異性化反応の電子... 本研究では、金属錯体の励起状態の量子化学計算から、それらを一般的に理解するための規則を見い出すことに成功した。また、励起状態のポテンシャル面の計算から、Mo(CO)6の光分解反応や白金テトラシアノエチレン錯体の光異性化反応の電子的メカニズムを解明した。ここでは、前者の研究について、その概要を報告する。 金属錯体の励起状態に関する一般則:多くの金属錯体は高い対称性を持つため、二重あるいは三重に縮退した分子軌道を持つ。それらの縮退軌道間の遷移に基づく励起状態は、複数個現われる。我々は、これら励起状態の順序や分裂幅には、一般則があることを見い出した。すなわち、「同じ主配置を持つ複数の励起状態のうち、許容遷移に相当する状態は最も高いエネルギー準位に位置し、しかも他の準位との分裂幅も最も大きい。」実際に我々は、この規則が、正四面体(Td)構造のオキソ錯体、MO4(M=Cr,Mo,Mn,Tc,Ru,Os)、正八面体(Oh)構造のMoF6やMo(CO)6などについて成り立つことを確認した。さらに、この規則は金属錯体に限らず、縮退軌道間の遷移に基づく励起状態に関する一般則であることも確認した。例えば、直線分子やD6h構造のベンゼンのpai-pai*励起状態、正20面体構造のC60やB12H122-の励起状態などである。このように、この規則が任意の分子について成り立つのは、エネルギー準位や分裂幅が分子の性質には関係なく、遷移に関係する分子軌道の重なりにのみ依存しているためである。さらに、この規則は、ちょうどHund則が同じ主配置を持つ異なるスピン状態に関するものであるのに対し、同じスピン状態内で成り立つ規則として注目に値する。

金属錯体の励起ダイナミックスと光触媒作用に関する理論的研究

1997年度

研究成果概要:本研究では、励起ダイナミックスおよび触媒反応の電子過程を明らかにすることを目的とした。以下に具体的な研究成果を報告する。 1.Cu/ZnO触媒によるメタノール合成反応:本研究では、清浄表面(Cu4)および亜鉛蒸着表面(Cu3Zn)...本研究では、励起ダイナミックスおよび触媒反応の電子過程を明らかにすることを目的とした。以下に具体的な研究成果を報告する。 1.Cu/ZnO触媒によるメタノール合成反応:本研究では、清浄表面(Cu4)および亜鉛蒸着表面(Cu3Zn)上でCO2とH2からメタノールを生成する反応について理論的に調べた。その結果、 Zn-Cuに橋掛けしたフォーメート中間体の存在が確認され、安定性・反応性ともに清浄表面のものよりも有利であることがわかった。吸着フォーメートの水素化反応過程では、ジオキソメチレン中間体、メトキシ中間体を経て、メタノールが生成することがわかった。Cu表面の触媒作用やZnの助触媒効果には、種々の吸着種への多彩な電子移動が密接に関与していることが明らかとなった。 2.[V4O12]4-担持アリル-ロジウム錯体によるC-Cカップリング反応:本研究では、アリル-ロジウム錯体がC-Cカップリング反応を起してヘキサジエンを生成する過程を理論的に調べた。その結果、C-Cカップリング反応のエネルギー障壁は、アセチルアセトナート上に担持されたものに比べて、分子性酸化物[V4O12]4-上では半分程度であった。この違いは、ロジウム錯体部位への電子移動の違いに由来しており、次のような構造変化とも関係している。フリーな [V4O12]4-では、V4O4という8員環はπ共役により平面構造を有しているが、ロジウム錯体がこれに配位すると平面構造は崩れる。この崩れによりπ電子が局在化され、ロジウム錯体部位への電子移動を容易にしているのである。また、2個のロジウム錯体が配位する場合、V4O4の8員環を通した長距離相互作用によりC-Cカップリング反応をサポートしていることも明らかとなった。研究成果の発表:[1] Mechanism of the Partial Oxidation of Ethylene on an Ag Surface:Dipped Adcluster Model Study, H. Nakatsuji, H. Nakai, K. Ikeda, and Y.Yamamoto, Surf. Sci., 384, 315-333 (1997). [2] Activation of O2 on Cu, Ag, and Au Surfaces for the Epoxidation of Ethylene: Dipped Adcluster Model Study, H. Nakatsuji, Z. Hu, H. Nakai, and K. Ikeda, Surf. Sci., 387, 328-341 (1997). [3] Theoretical Study on the Catalytic Activity of Ag Surface for the Oxidation of Olefins, H. Nakatsuji, Z.M. Hu, and H. Nakai, Int. J. Quant. Chem., 65, 839-855 (1997). [4] Electronic Structures of the Ground and Excited States of Mo(CO)6:SAC-CI Calculation and Frozen Orbital Analysis, H. Morita, H. Nakai, H. Hanada, and H. Nakatsuji, Mol. Phys., 92 (3), 523-534 (1997). [5] Electronic Structures of the Ground and Excited States of MoF6 and MoOF4: SAC-CI Calculation and Frozen Orbital Analysis, H. Nakai, H. Morita, P. Tomasello, and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem., in press (1998).

多次元プロトン・トンネリングのメカニズムに関する理論的研究

1998年度

研究成果概要: 本研究では、多自由度のプロトン・トンネリングが関係する系に対して、理論的なアプローチにより、そのメカニズムの解明を行った。具体的には、(1)置換トルエンにおける励起状態のメチル基回転障壁、(2)マロンアルデヒドにおけるプロトン... 本研究では、多自由度のプロトン・トンネリングが関係する系に対して、理論的なアプローチにより、そのメカニズムの解明を行った。具体的には、(1)置換トルエンにおける励起状態のメチル基回転障壁、(2)マロンアルデヒドにおけるプロトン・トンネリング分裂、について研究を行った。(1)では、基底(S0)および励起(S1)状態にある置換トルエンのメチル基分子内回転に対するポテンシャルカーブを分子軌道(MO)計算により求め、実験的に観測されているようなS0→S1励起に伴う回転障壁の劇的な変化を理論的に再現した。計算結果の解析より、この劇的な変化はLUMOにおける新しいタイプの超共役が原因であることが示された。このメカニズムによると、これまで明らかにされなかった置換基の位置や種類による回転障壁の変化も矛盾なく説明できることもわかった。(2)では、多自由度のプロトン・トンネリングを取り扱えるようにするために、従来のMO法に替わるNO+MO法を提案し、その理論に基づいた計算プログラムの開発を行った。本研究では、このNO+MO法を適用することにより、マロンアルデヒドのトンネリング分裂幅を理論的に予測することに成功した。特に、重水素置換することで分裂幅が1オーダー減少することが報告されているが、理論的にもこのことが再現された。また、より多くの分子をこのNO+MO法で取り扱えるように、原子核の波動関数(NO)を記述するための基底関数の開発も同時に行った。

ヘテロバイメタリッククラスターの触媒作用に関する理論的研究

2000年度

研究成果概要: 本研究では、固体表面および金属錯体の関与する反応に対して、その触媒作用のメカニズムを理論的に解明することを目指した。固体表面に対しては、クラスターモデルによる取り扱いで問題となる、クラスターサイズ依存性に関して系統的に調べた。そ... 本研究では、固体表面および金属錯体の関与する反応に対して、その触媒作用のメカニズムを理論的に解明することを目指した。固体表面に対しては、クラスターモデルによる取り扱いで問題となる、クラスターサイズ依存性に関して系統的に調べた。その結果、吸着分子の構造や振動数などは金属原子数個のクラスターを用いた計算でも収束しているが、生成熱などエネルギーは40個のクラスターを用いても収束が見られない、という興味深い結果が得られた。その原因として、クラスターを切り出したことによる不安定性が直接エネルギー計算に影響していることが示された。具体的な触媒反応としては、銅表面におけるメタノール合成を取り上げ、吸着活性種の特定、反応経路の決定、銅の触媒作用、蒸着亜鉛の助触媒効果などを検討した。特に本年度は、律速段階であるフォーメートからジオキソメチレンに至る過程を重点的に調べ、一般にその特定が困難とされる固体表面反応の遷移状態を理論的に求めることに成功した。金属錯体の関与する反応としては、Ru(II)-Sn(II)複核錯体における酢酸合成反応を検討した。本研究を通して、異種金属間結合が触媒反応に果たす多種多様な機能の解明に、理論的にはどのようなアプローチが可能かを検討することができた。

電極表面反応の理論設計

2000年度

研究成果概要: 本研究では、(1)電極表面のSTMシミュレーションを行い、正しい理解を理論的に与えること、(2)電極表面で起こる触媒反応と電子移動を理論計算により検討し、そのメカニズムの解明を目指した。テーマ(1)として、Au(111)面に吸着... 本研究では、(1)電極表面のSTMシミュレーションを行い、正しい理解を理論的に与えること、(2)電極表面で起こる触媒反応と電子移動を理論計算により検討し、そのメカニズムの解明を目指した。テーマ(1)として、Au(111)面に吸着したSulfateに対して、吸着構造とそのSTM像を理論計算により決定することを試みた。吸着構造はon-top-site eclipse型<hollow-site staggered型<hollow-site eclipse型という順に安定となることがわかった。この結論は、OsawaらのSEIRASの結果とも一致している。さらに、eclipse型吸着構造についてSTM像について検討した。吸着SulfateのバンドはFermi準位付近には現われていないため、通常考えられているTipと吸着系の間のHOMO-LUMO遷移では吸着Sulfateの像は得られない。しかし、電極表面特有の遷移を考えることにより、吸着SulfateのSTM像の再現に成功した。テーマ(2)として、無電解鍍金における還元剤の酸化反応メカニズムについて検討した。その結果、ジメチルアミンボランや次亜リン酸などの還元剤については、これまで広く受け入れられてきた脱水素が先行し3配位化合物を経由するというMeerakker機構よりも、水酸基の配位が先行し5配位化合物を経由するという新たな反応機構が理論的に支持された。溶媒効果を考慮した計算結果から、還元剤が極性溶媒中では自発的に酸化されないが、バルク溶液に比べ誘電率が小さい電気二重層中では酸化されやすくなっていることが示された。さらに、析出金属の自己触媒作用により還元剤の酸化が起こりやすいことが理論的に示された。

クラスター内部自由度の理論的評価に基づく反応設計

2002年度

研究成果概要:本研究では、衝突や励起によって引き起こされるクラスター内部自由度の変化を理論的に評価することにより、それに伴う化学反応を解明・予測・設計することを目指した。具体的には、(1)アンモニアクラスターイオンの衝突反応と(2)ソラレン化合...本研究では、衝突や励起によって引き起こされるクラスター内部自由度の変化を理論的に評価することにより、それに伴う化学反応を解明・予測・設計することを目指した。具体的には、(1)アンモニアクラスターイオンの衝突反応と(2)ソラレン化合物のDNA光付加反応を検討した。(1)については、理研のグループにより、サイズ選別したアンモニアクラスターイオンと重水素化したアンモニアモノマーの衝突実験が報告されている。さらに、吸着および分解過程に対する反応断面積の衝突エネルギーおよびクラスターサイズ依存性も報告されている。そこで本研究では、衝突過程のAb Initio Molecular Dynamics (AIMD)シミュレーションを行い、その結果から分子衝突と化学反応性の関連を検討した。衝突反応の初期条件を変化させたトラジェクトリーを走らせ、その結果から吸着・分解・非反応性衝突・非衝突を判断した。この結果を統計処理することにより得られた反応断面積は、まずまず実験値を再現した。さらに、吸着と分解を導く場合では、衝突サイトには系統的な違いがあることが初めて示された。(2)では、乾癬などの皮膚病に対する光療法の薬として用いられるソラレン化合物を扱った。ソラレン化合物単体での励起状態ダイナミックスを調べる目的で、励起三重項状態におけるAIMDシミュレーションを行った。その結果、無置換ソラレンや5-メトキシソラレン(5-MOP)には見られなかったピロン環の開環が、8-メトキシソラレン(8-MOP)で起こることが初めて明らかとなった。この開環構造は、DNAにフラン環側で付加した場合にも見られ、2段階目の付加反応が抑制されていることがわかる。実際、DNAへのモノ付加体は治療効果があるが、ジ付加体は結合が強固なためDNAが再生されにくく副作用があると考えられている。本研究の結果を踏まえると、8-MOPは副作用という点では最も優れた薬であると判断される。

酸化チタン表面上での光エネルギー変換及び光触媒作用の電子的機構に関する理論的研究

2005年度

研究成果概要:本特定課題研究では、酸化チタン表面上での光エネルギー変換及び光触媒作用の本質を分子軌道(MO)法や密度汎関数理論(DFT)などの第一原理計算手法により解明することを目指した。具体的には、 (1) 修飾された酸化チタン表面の幾何構造...本特定課題研究では、酸化チタン表面上での光エネルギー変換及び光触媒作用の本質を分子軌道(MO)法や密度汎関数理論(DFT)などの第一原理計算手法により解明することを目指した。具体的には、 (1) 修飾された酸化チタン表面の幾何構造及び電子状態、および(2) 酸化チタン表面における光分解反応、を検討課題とした。研究テーマ(1)では、ガウス基底を用いた周期境界条件(PBC)計算によって天然に存在する酸化チタンが持つ3つの結晶構造(ルチル、アナターゼ、ブルッカイト)に電子状態を検討した。特に、各結晶構造に対してそれぞれ3種類の表面構造のPBC計算を行った。特に、これらの理論的解析において、我々が独自に開発したエネルギー密度解析(EDA)をPBC計算と組み合わせること(PBC-EDA)で、表面とバルクの違い、結晶構造および結晶表面の違いによる安定性や反応性の違いを定量的に評価することに成功した。また、酸化チタンにB, C, Sなどの半金属や非金属イオンを注入することにより、可視光領域に吸収を示すことが期待されている。そこで、酸素欠陥型TiO2-X(X=B,C,S)に対するPBC計算を行い、それらのバンド構造を検討した。特に、BおよびCの注入により、価電子帯の上部に新たに準位が生じ、結果としてバンドギャップが小さくなることが示された。研究テーマ(2)では、クラスターモデルを用いて、水、メタノール、そしてギ酸の分解反応を理論的に検討した。熱反応(基底状態)に加えて、光反応のモデルとして、イオン化したクラスターの反応性を検討した。その結果、熱反応に比べ光反応では容易に反応が進行することが確かめられた。

固体及びクラスター表面反応のダイナミクスに関する理論的研究

2005年度

研究成果概要:本特定課題研究では、分子軌道(MO)法や密度汎関数理論(DFT)などの第一原理手法を用いて、固体及びクラスター表面の触媒作用や機能発現の電子的機構を明らかにすることを目指した。さらに、第一原理計算に基づいた力場を利用して分子動力学...本特定課題研究では、分子軌道(MO)法や密度汎関数理論(DFT)などの第一原理手法を用いて、固体及びクラスター表面の触媒作用や機能発現の電子的機構を明らかにすることを目指した。さらに、第一原理計算に基づいた力場を利用して分子動力学シミュレーションを行うAIMD法により、表面反応のダイナミクスに関しても定量的な解析を目指した。具体的には、 (1)歪みシリコン表面の機能発現機構、および(2)星間分子衝突反応のダイナミクスとエネルギー移動、を当初の検討課題としていた。研究テーマ(1)では、ガウス基底を用いた周期境界条件(PBC)計算によって歪みシリコン表面の幾何構造及び電子状態を解明し、機能発現機構を理論的に検討した。特に、これらの理論的解析において、我々が独自に開発したエネルギー密度解析(EDA)をPBC計算と組み合わせること(PBC-EDA)の有効性が確かめられた。PBC-EDAの開発は、本プロジェクトと平行して行われ、まず種々のMgO表面(100)および(n10) (n=1-6)に対して応用された。そこでは、キンクやステップといった表面の各サイトの安定性や反応性を定量的に評価することに成功した。歪みシリコン表面に対しても、PBC-EDAにより歪みの影響を定量化することができた。研究テーマ(2)では、シアノラジカルとさまざまな不飽和炭化水素の衝突反応についてAIMDシミュレーションを実行し、そのダイナミクスとエネルギー移動を検討した。ここでは、上記のEDAをAIMDと組み合わせることにより、局所エネルギー変化の自己相関関数を求めることができ、さらにそれを短時間フーリエ変換(STFT)することにより化学反応におけるモード選択的なエネルギー分配のメカニズムを明らかすることができた。

実用的分子デバイスの設計および制御に向けた量子化学計算手法の開発

2006年度共同研究者:山内 佑介, 星野 稔

研究成果概要:本研究の最終目標は、理論的手法に基づいた実用的分子デバイスの設計と制御である。そのために、ナノリンク分子の接合安定性と量子輸送現象を取り扱うための高精度な理論的手法の開発を目的とした。具体的には、電子および原子核の取り扱いに対する...本研究の最終目標は、理論的手法に基づいた実用的分子デバイスの設計と制御である。そのために、ナノリンク分子の接合安定性と量子輸送現象を取り扱うための高精度な理論的手法の開発を目的とした。具体的には、電子および原子核の取り扱いに対する3種類のアプローチと電流に対する2種類のアプローチの融合を目指した。前者は主に量子化学理論を基盤としており、次のようなものである。第1が、Born-Oppenheimer(BO)近似により原子核の運動は分離して電子状態のみを扱う通常の分子軌道(MO)法や密度汎関数理論(DFT)などの量子化学計算である。第2は、原子核の運動を取り込むために、分子動力学(MD)法と組み合わせた方法がAIMD法である。更に、原子核の運動も量子的に扱えるものとして申請者らによるNOMO法があり、これが第3の方法である。後者は物性物理理論を基盤としておりKeldyshの摂動論に基づく非平衡グリーン関数(NEGF)法とKosovの定常電流Schrödinger方程式(CCSE)を直接解く方法である。本年度は、第1のアプローチに関して、従来定常状態にしか適用できなかったNOMO法を時間依存形式に拡張し、原子核の量子効果を考慮したダイナミックス(量子ダイナミックス)手法の基礎を確立した。また、第2のアプローチについては、AIMDシミュレーションのボトルネックである電子状態計算の高速化手法(LI-MO,LS-MO)を開発し、従来法に比べ3~5倍の計算時間の短縮に成功した。その他、分子-電極間安定接合の検証するために、我々が先に提案したエネルギー密度解析(EDA)を周期境界条件(PBC)計算に拡張した。さらに、このPBC-EDAが、表面構造の違いによる安定性・反応性の差異を定量的に評価できることを数値的に確認することができた。

インシリコ・ケミストリーの確立:分割統治法に基づいた大規模量子化学手法の開発

2009年度共同研究者:今村 穣, 渥美 照夫, 小林 正人, 佐藤 健

研究成果概要:本研究の最終目標は、インシリコ・ケミストリーの確立である。まず、それに必要な高精度な大規模計算手法を開発するため,本研究では,理論の構築,プログラムの開発,そして実践という3段階で研究を進めた。当研究室ではこれまでに,全系を部分系...本研究の最終目標は、インシリコ・ケミストリーの確立である。まず、それに必要な高精度な大規模計算手法を開発するため,本研究では,理論の構築,プログラムの開発,そして実践という3段階で研究を進めた。当研究室ではこれまでに,全系を部分系に分割して計算することにより計算コストを削減する手法,分割統治(DC)法に基づくHF,hybrid-DFT,MP2,CCSD法の理論および計算アルゴリズムを提案し,これら計算プログラムの開発を行ってきた。本研究では,現在標準的に用いられている計算方法のうち最も高精度なCCSD(T)にDC法を適用した(DC-CCSD(T))。また,エネルギー計算だけでなく動的分極率を計算するための計算手法にもDC法を拡張した。比較的低コストである密度汎関数理論(DFT)は,標準的な交換相関汎関数を用いる場合,分散力を記述できないという致命的な問題があった。本研究では局所応答近似に基づいて分散力を非経験的に算出するLRD法を考案し,弱い相互作用の高精度かつ効率的な計算を可能にした。また,量子化学計算に基づく分子シミュレーション手法を用いて,生体関連分子の立体構造の探索を行った。その際,当研究室で開発した分子構造の類似性の指標を用いて効率的に探索するMSMC法を用いた。

実践的インシリコ・ケミストリーの確立:量子化学計算による材料設計に向けて

2010年度共同研究者:今村 穣, 菊池 那明, 小林 正人, 赤間 知子, 清野 淳司

研究成果概要:本研究では、大規模系に対する量子化学計算を実行するための理論・計算アルゴリズムの開発とそれらを用いた実践研究を行った。具体的には、(1) 実時間発展形式の時間依存密度汎関数理論(RT-TDDFT)の実装、(2) 構造最適化計算の高...本研究では、大規模系に対する量子化学計算を実行するための理論・計算アルゴリズムの開発とそれらを用いた実践研究を行った。具体的には、(1) 実時間発展形式の時間依存密度汎関数理論(RT-TDDFT)の実装、(2) 構造最適化計算の高速化手法(LSMO)の開発、(3) 分散力を扱うための密度汎関数理論(LRD)の開発、(4) 開殻系に対する分割統治法(DC-UHF/UDFT)の開発である。(1)では、RT-TDDFT法の計算プログラムを実装し、さらに短時間フーリエ変換(STFT)を適用することにより、励起状態におけるエネルギー移動を実時間で解析することに成功した。(2)では、非経験的分子シミュレーションおよび構造最適化計算における自己無撞着場(SCF)計算の収束性を改善する方法としてLSMO法を開発した。これによりAIMD法で約50%、AIMC法で約40%、Opt計算で約20%の高速化に成功した。(3)では、DFT法の欠点である弱い相互作用を記述できる第一原理的手法を開発し、実験で観測されるC6係数を高精度に再現することが確かめられた。(4)では、開殻系に適用できるO(N)法としてDC-UHF/UDFT法を開発し、非局在化スピンを含む系にも適用できることを確かめた。

海外研究活動

研究課題名: 電子状態理論におけるLinear -Scaling法の開発とその応用

2002年10月-2003年10月

機関: ライス大学(アメリカ)

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
理工学基礎実験1A IIブロック基幹理工学部2018春学期
理工学基礎実験1A IIブロック創造理工学部2018春学期
理工学基礎実験1A IIブロック先進理工学部2018春学期
理工学基礎実験1B IVブロック基幹理工学部2018秋学期
理工学基礎実験1B IVブロック創造理工学部2018秋学期
理工学基礎実験1B IVブロック先進理工学部2018秋学期
化学B1 物理・応物(2)先進理工学部2018春学期
理工学基礎実験2B 電生先進理工学部2018春学期
物理化学A先進理工学部2018春学期
物理化学A  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018春学期
物理化学実験先進理工学部2018秋学期
物理化学実験  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018秋学期
卒業論文先進理工学部2018通年
卒業論文  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2018通年
量子化学先進理工学部2018春学期
Physical Chemistry Laboratory先進理工学部2018秋学期
Physical Chemistry Laboratory先進理工学部2018秋学期
Physical Chemistry Laboratory先進理工学部2018秋学期
Physical Chemistry Laboratory [S Grade]先進理工学部2018秋学期
Physical Chemistry Laboratory [S Grade]先進理工学部2018秋学期
Physical Chemistry Laboratory [S Grade]先進理工学部2018秋学期
Graduation Thesis A先進理工学部2018秋学期
Graduation Thesis B先進理工学部2018春学期
計算科学クラスター演習大学院先進理工学研究科2018春学期
修士論文(化学)大学院先進理工学研究科2018通年
Research on Electronic State Theory大学院先進理工学研究科2018通年
電子状態理論研究大学院先進理工学研究科2018通年
電子状態理論特論大学院先進理工学研究科2018秋学期
Advanced Electronic State Theory大学院先進理工学研究科2018秋学期
電子状態理論特論大学院先進理工学研究科2018秋学期
Seminar on Electronic State Theory A大学院先進理工学研究科2018春学期
電子状態理論演習A大学院先進理工学研究科2018春学期
Seminar on Electronic State Theory B大学院先進理工学研究科2018秋学期
電子状態理論演習B大学院先進理工学研究科2018秋学期
Seminar on Electronic State Theory C大学院先進理工学研究科2018春学期
電子状態理論演習C大学院先進理工学研究科2018春学期
Seminar on Electronic State Theory D大学院先進理工学研究科2018秋学期
電子状態理論演習D大学院先進理工学研究科2018秋学期
Experiments in Chemistry and Biochemistry大学院先進理工学研究科2018通年
化学・生命化学特別実験大学院先進理工学研究科2018通年
Master's Thesis (Department of Chemistry and Biochemistry)大学院先進理工学研究科2018通年
電子状態理論研究大学院先進理工学研究科2018通年
化学・生命化学特別演習A大学院先進理工学研究科2018春学期
化学・生命化学特別演習B大学院先進理工学研究科2018秋学期
化学・生命化学海外特別演習大学院先進理工学研究科2018通年