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高柳 敏幸
| 理工学研究科 物質科学部門 | 教授 |
| 理学部 基礎化学科 |
業績情報
■ 論文- Attractive Force-Induced Isotope Effects through Ring-Polymer Molecular Dynamics Simulations for the Barrierless Reaction between HNCO and H3+ Isotopologues: H3+, H2D+, HD2+, and D3+
Tatsuhiro Murakami; Haruki Ota; Shoto Nakagawa; Kunihiro Okada; Masanori Tachikawa; Toshiyuki Takayanagi
The Journal of Physical Chemistry A, 2025年03月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpca.4c08648
DOI ID：10.1021/acs.jpca.4c08648, ORCID：178765770 - Fermi resonance in the radiative vibrational cooling dynamics of N2O+
S. Harayama; S. Kuma; N. Kimura; K. C. Chartkunchand; M. Baba; T. Murakami; T. Takayanagi; K. Yagi; T. Yamaguchi; Y. Nakano; T. Azuma
Physical Review A, 2025年03月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevA.111.032803
DOI ID：10.1103/PhysRevA.111.032803, ORCID：179436647 - Investigation of the Gas-Phase N2+ + CH3CN Reaction at Low Temperatures
Kunihiro Okada; Sho Kawasaki; Kazuhiro Sakimoto; Hans A. Schuessler; Tatsuhiro Murakami; Hinami Ueno; Toshiyuki Takayanagi
The Journal of Physical Chemistry A, 2025年01月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpca.4c07284
DOI ID：10.1021/acs.jpca.4c07284, ORCID：175814871 - Nuclear Quantum Effects in the Ionic Dissociation Dynamics of HCl on the Water Ice Cluster
Tatsuhiro Murakami; Hinami Ueno; Yuya Kikuma; Toshiyuki Takayanagi
Molecules, 2025年01月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.3390/molecules30030442
DOI ID：10.3390/molecules30030442, ORCID：176292276 - Temperature effects on the branching dynamics in the model ambimodal (6 + 4)/(4 + 2) intramolecular cycloaddition reaction
Tatsuhiro Murakami; Daiki Hayashi; Yuya Kikuma; Keita Yamaki; Toshiyuki Takayanagi
Journal of Computational Chemistry, 2024年12月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/jcc.27484
DOI ID：10.1002/jcc.27484, ORCID：165944380 - Kinetics and Ring-Polymer Molecular Dynamics Studies of the H3+ + HNCO → H2 + HNCOH+/H2NCO+ Branching Reaction on a Developed Full-Dimensional Potential Energy Surface
Tatsuhiro Murakami; Shoto Nakagawa; Haruki Ota; Kunihiro Okada; Toshiyuki Takayanagi
ACS Earth and Space Chemistry, 2024年11月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.4c00214
DOI ID：10.1021/acsearthspacechem.4c00214, ORCID：169302165 - Computational study on the bifurcation mechanism in the H2CO− + CH3Cl →CH3CH2O + Cl−/H2CO + CH3 + Cl− reaction: The importance of intramolecular vibrational redistributions
Tatsuhiro Murakami; Naoki Matsumoto; Toshiyuki Takayanagi
Computational and Theoretical Chemistry, 2024年10月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.comptc.2024.114835
DOI ID：10.1016/j.comptc.2024.114835, ORCID：166331316 - Molecular dynamics simulation study of post‐transition state bifurcation: A case study on the ambimodal transition state of dipolar/Diels–Alder cycloaddition
Tatsuhiro Murakami; Yuya Kikuma; Daiki Hayashi; Shunichi Ibuki; Shoto Nakagawa; Hinami Ueno; Toshiyuki Takayanagi
Journal of Physical Organic Chemistry, 2024年08月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/poc.4611
DOI ID：10.1002/poc.4611, ORCID：158921257 - アストロケミストリーの展望 : 理論化学の役割と挑戦—Prospects of Astrochemistry : The Role and Challenges of Theoretical Chemistry—特集 宇宙化学
村上 龍大; 高柳 敏幸
フロンティア : 理論化学会誌 = Frontier : journal of the Japan Society of Theoretical Chemistry, 巻：6, 号：3, 開始ページ：88, 終了ページ：93,巻末1p, 2024年07月
[岡崎] : 理論化学会 = Japan Society of Theoretical Chemistry, 日本語
ISSN：2758-4496 - Theoretical Study of the Thermal Rate Coefficients of the H3+ + C2H4 Reaction: Dynamics Study on a Full-Dimensional Potential Energy Surface
Tatsuhiro Murakami; Soma Takahashi; Yuya Kikuma; Toshiyuki Takayanagi
Molecules, 2024年06月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.3390/molecules29122789
DOI ID：10.3390/molecules29122789, ORCID：161446452 - Computational study of the post-transition state dynamics for the OH + CH3OH reaction probed by photodetachment of the CH3O−(H2O) anion
Tatsuhiro Murakami; Toshiyuki Takayanagi
Physical Chemistry Chemical Physics, 2024年06月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/D4CP01466A
DOI ID：10.1039/D4CP01466A, ORCID：162863936 - Possible Roles of Transition Metal Cations in the Formation of Interstellar Benzene via Catalytic Acetylene Cyclotrimerization
Tatsuhiro Murakami; Naoki Matsumoto; Takashi Fujihara; Toshiyuki Takayanagi
Molecules, 2023年11月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.3390/molecules28217454
DOI ID：10.3390/molecules28217454, ORCID：146072701 - Machine learning‐assisted study of correlation between post‐transition‐state bifurcation and initial phase information at the ambimodal transition state
Tatsuhiro Murakami; Yuya Kikuma; Shunichi Ibuki; Naoki Matsumoto; Kanon Ogino; Yu Hashimoto; Toshiyuki Takayanagi
Journal of Physical Organic Chemistry, 2023年11月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/poc.4561
DOI ID：10.1002/poc.4561, ORCID：140775213 - Molecular dynamics simulations and machine-learning assisted study of the reaction path bifurcation: Application to the intramolecular Diels–Alder cycloaddition between cyclobutadiene and butadiene
Tatsuhiro Murakami; Shunichi Ibuki; Toshiyuki Takayanagi
Computational and Theoretical Chemistry, 2023年09月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.comptc.2023.114239
DOI ID：10.1016/j.comptc.2023.114239, ORCID：138791512 - Ring‐polymer Molecular Dynamics Simulation for the Adsorption of H2 on Ice Clusters (H2O)n (n=8, 10, and 12)
Tatsuhiro Murakami; Kanon Ogino; Yu Hashimoto; Toshiyuki Takayanagi
ChemPhysChem, 2023年05月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/cphc.202200939
DOI ID：10.1002/cphc.202200939, ORCID：129485399 - Dynamics study of the post-transition-state-bifurcation process of the (HCOOH)H+ → CO + H3O+/HCO+ + H2O dissociation: application of machine-learning techniques
Tatsuhiro Murakami; Shunichi Ibuki; Yu Hashimoto; Yuya Kikuma; Toshiyuki Takayanagi
Physical Chemistry Chemical Physics, 2023年05月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/D3CP00252G
DOI ID：10.1039/D3CP00252G, ORCID：134808860 - Theoretical Calculations of the Thermal Rate Coefficients for the Interstellar NH3+ + H2 → NH4+ + H Reaction on a New Δ-Machine Learning Potential Energy Surface
Yu Hashimoto; Toshiyuki Takayanagi; Tatsuhiro Murakami
ACS Earth and Space Chemistry, 2023年03月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.2c00384
DOI ID：10.1021/acsearthspacechem.2c00384, ORCID：130129960 - The importance of nuclear dynamics in reaction mechanisms of acetylene cyclotrimerization catalyzed by Fe+-compounds
Tatsuhiro Murakami; Naoki Matsumoto; Toshiyuki Takayanagi; Takashi Fujihara
Journal of Organometallic Chemistry, 2023年02月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.jorganchem.2023.122643
DOI ID：10.1016/j.jorganchem.2023.122643, ORCID：128759306 - Ring-Polymer Molecular Dynamics and Kinetics for the H– + C2H2 → H2 + C2H– Reaction Using the Full-Dimensional Potential Energy Surface
Tatsuhiro Murakami; Ryusei Iida; Yu Hashimoto; Yukinobu Takahashi; Soma Takahashi; Toshiyuki Takayanagi
The Journal of Physical Chemistry A, 2022年12月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpca.2c05851
DOI ID：10.1021/acs.jpca.2c05851, ORCID：124284658 - Interstellar Benzene Formation Mechanisms via Acetylene Cyclotrimerization Catalyzed by Fe+ Attached to Water Ice Clusters: Quantum Chemistry Calculation Study
Tatsuhiro Murakami; Toshiyuki Takayanagi
Molecules, 2022年11月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.3390/molecules27227767
DOI ID：10.3390/molecules27227767, ORCID：122781248 - Nuclear Quantum Effects in H2 Adsorption Dynamics on a Small Water Cluster Studied with Ring-Polymer Molecular Dynamics Simulations
Haruya Suzuki; Takuma Otomo; Kanon Ogino; Yu Hashimoto; Toshiyuki Takayanagi
ACS Earth and Space Chemistry, 2022年05月
American Chemical Society ({ACS}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.2c00053
DOI ID：10.1021/acsearthspacechem.2c00053, ORCID：112524320 - Two-state reactivity in the acetylene cyclotrimerization reaction catalyzed by a single atomic transition-metal ion: The case for V+ and Fe+
Toshiyuki Takayanagi
Computational and Theoretical Chemistry, 2022年05月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.comptc.2022.113682
DOI ID：10.1016/j.comptc.2022.113682, ORCID：109919976 - 分子の振動励起状態を経由した陽電子‐電子対消滅過程の理論計算
高柳 敏幸
陽電子科学, 巻：18, 号：18, 開始ページ：27, 終了ページ：34, 2022年, ［査読有り］
つくば : 日本陽電子科学会, 日本語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：2188-0107, CiNii Books ID：AA12734630 - Ring-Polymer Molecular Dynamics Calculations of Thermal Rate Coefficients and Branching Ratios for the Interstellar H3+ + CO → H2 + HCO+/HOC+ Reaction and Its Deuterated Analogue
Kohei Saito; Yu Hashimoto; Toshiyuki Takayanagi
The Journal of Physical Chemistry A, 2021年12月
American Chemical Society ({ACS}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpca.1c09160
DOI ID：10.1021/acs.jpca.1c09160, ORCID：104899050 - Contribution of vibrational overtone excitations to positron annihilation rates for benzene and naphthalene
Ryusei Iida; Haruya Suzuki; Toshiyuki Takayanagi; Masanori Tachikawa
Physical Review A, 2021年12月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevA.104.062807
DOI ID：10.1103/PhysRevA.104.062807, ORCID：104745804 - On-the-Fly Ring-Polymer Molecular Dynamics Calculations of the Dissociative Photodetachment Process of the Oxalate Anion
Yukinobu Takahashi; Yu Hashimoto; Kohei Saito; Toshiyuki Takayanagi
Molecules, 2021年11月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.3390/molecules26237250
DOI ID：10.3390/molecules26237250, ORCID：104022049 - Theoretical study of the dissociative photodetachment dynamics of the hydrated superoxide anion cluster
Yu Hashimoto; Kohei Saito; Toshiyuki Takayanagi; Hiroto Tachikawa
Physical Chemistry Chemical Physics, 2021年07月
Royal Society of Chemistry ({RSC}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/D1CP02379A
DOI ID：10.1039/D1CP02379A, ORCID：97932034 - SN1 reaction mechanisms of tert-butyl chloride in aqueous solution: What can be learned from reaction path search calculations and trajectory calculations for small hydrated clusters?
Takuma Otomo; Haruya Suzuki; Ryusei Iida; Toshiyuki Takayanagi
Computational and Theoretical Chemistry, 巻：1201, 開始ページ：113278, 終了ページ：113278, 2021年07月
Elsevier {BV}, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.comptc.2021.113278
DOI ID：10.1016/j.comptc.2021.113278, ORCID：93079669 - Application of Reaction Path Search Calculations to Potential Energy Surface Fits
Toshiyuki Takayanagi
The Journal of Physical Chemistry A, 巻：125, 号：18, 開始ページ：3994, 終了ページ：4002, 2021年05月
American Chemical Society ({ACS}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpca.1c01512
DOI ID：10.1021/acs.jpca.1c01512, ORCID：93064287 - Quantum calculations of the photoelectron spectra of the OH−·NH3 anion: implications for OH + NH3 → H2O + NH2 reaction dynamics
Kohei Saito; Yutaro Sugiura; Takaaki Miyazaki; Yukinobu Takahashi; Toshiyuki Takayanagi
Physical Chemistry Chemical Physics, 2021年
Royal Society of Chemistry ({RSC}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/D0CP06514E
DOI ID：10.1039/D0CP06514E, ORCID：90760614 - Positron binding in chloroethenes: Modeling positron-electron correlation-polarization potentials for molecular calculations
Haruya Suzuki; Takuma Otomo; Ryusei Iida; Yutaro Sugiura; Toshiyuki Takayanagi; Masanori Tachikawa
Physical Review A, 2020年11月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevA.102.052830
DOI ID：10.1103/PhysRevA.102.052830, ORCID：84118650 - Theoretical Analysis of the Formylmethylene Anion Photoelectron Spectrum: Importance of Wolff Rearrangement Dynamics
Takaaki Miyazaki; Yuya Watabe; Yu Hashimoto; Yukinobu Takahashi; Yutaro Sugiura; Kohei Saito; Toshiyuki Takayanagi
The Journal of Physical Chemistry A, 巻：124, 号：47, 開始ページ：9721, 終了ページ：9728, 2020年11月
American Chemical Society ({ACS}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpca.0c09067
DOI ID：10.1021/acs.jpca.0c09067, ORCID：83550044 - Theoretical calculation of positron annihilation spectrum using positron‐electron correlation‐polarization potential
Yutaro Sugiura; Toshiyuki Takayanagi; Masanori Tachikawa
International Journal of Quantum Chemistry, 2020年11月
Wiley, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/qua.26376
DOI ID：10.1002/qua.26376, ORCID：77171835 - Cover Image
Kohei Saito; Yuya Watabe; Takaaki Miyazaki; Toshiyuki Takayanagi; Jun‐ya Hasegawa
Journal of Computational Chemistry, 巻：41, 号：29, 2020年11月
Wiley, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/jcc.25987
DOI ID：10.1002/jcc.25987, ORCID：80826717 - Spin‐inversion mechanisms in O2 binding to a model heme compound: A perspective from nonadiabatic wave packet calculations
Kohei Saito; Yuya Watabe; Takaaki Miyazaki; Toshiyuki Takayanagi; Jun‐ya Hasegawa
Journal of Computational Chemistry, 2020年11月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/jcc.26409
DOI ID：10.1002/jcc.26409, ORCID：79363717 - Positron–electron correlation‐polarization potential model for positron binding in polyatomic molecules
Yutaro Sugiura; Haruya Suzuki; Takuma Otomo; Takaaki Miyazaki; Toshiyuki Takayanagi; Masanori Tachikawa
Journal of Computational Chemistry, 2020年06月
Wiley, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/jcc.26200
DOI ID：10.1002/jcc.26200, ORCID：71261329 - Spin‐inversion mechanisms in O2 binding to a model heme complex revisited by density function theory calculations
Kohei Saito; Yuya Watabe; Takashi Fujihara; Toshiyuki Takayanagi; Jun‐ya Hasegawa
Journal of Computational Chemistry, 2020年04月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/jcc.26159
DOI ID：10.1002/jcc.26159, ORCID：68442797 - Reduced-Dimensionality Quantum Dynamics Study of the 3Fe(CO)4 + H2 → 1FeH2(CO)4 Spin-inversion Reaction
Toshiyuki Takayanagi; Yuya Watabe; Takaaki Miyazaki
Molecules, 2020年02月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.3390/molecules25040882
DOI ID：10.3390/molecules25040882, ORCID：69422936 - 化学ダイナミクスにおける核量子効果：経路積分分子動力学法とリングポリマー分子動力学法の応用
高柳 敏幸; 宮崎 貴暉
アンサンブル, 巻：22, 号：1, 開始ページ：8, 終了ページ：13, 2020年01月, ［査読有り］
軽い原子を含む化学系のダイナミクスを理解するためには原子核の運動を量子力学的に取り扱う必要があ る．経路積分分子動力学法およびリングポリマー分子動力学法は，核量子性を取り入れることができ，かつ比較的大きな分子系のダイナミクスに適用可能な計算方法である．本稿では，これらの理論を用いて行った我々の研究結果について簡単に紹介する．
分子シミュレーション学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.11436/mssj.22.8
DOI ID：10.11436/mssj.22.8, ISSN：1884-6750, eISSN：1884-5088, CiNii Articles ID：130007978496 - ミュオン・ミュオニウム化学研究のすすめ
高柳 敏幸; 宮崎 貴暉
Journal of Computer Chemistry, Japan, 巻：19, 号：3, 開始ページ：51, 終了ページ：56, 2020年
正または負電荷を有するミュオンを利用すると，ミュオニウム(0.114 amu) およびミュオニックヘリウム(4.11 amu)と呼ばれる軽い水素同位体および重い水素同位体をつくりだすことができる．こうした水素同位体を利用することによって新しい化学研究を展開できる可能性がある．本稿では，これまで行われてきた量子論に基づいたミュオニウム関連分子の理論研究を紹介し，その特異性について解説する．
日本コンピュータ化学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.2477/jccj.2020-0009
DOI ID：10.2477/jccj.2020-0009, ISSN：1347-1767, eISSN：1347-3824, CiNii Articles ID：130007992558 - Quantum dynamics analysis of transition-state spectrum for the SH + H2S → H2S + SH reaction
Toshiyuki Takayanagi
Physical Chemistry Chemical Physics, 2020年
Royal Society of Chemistry ({RSC}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/D0CP03072D
DOI ID：10.1039/D0CP03072D, ORCID：79431095 - Franck–Condon simulations of transition-state spectra for the OH + H2O and OD + D2O reactions
Yutaro Sugiura; Toshiyuki Takayanagi
Physical Chemistry Chemical Physics, 2020年
Royal Society of Chemistry ({RSC}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/D0CP03681A
DOI ID：10.1039/D0CP03681A, ORCID：80006821 - Computational Analysis of Two-State Reactivity in β-Hydride Elimination Mechanisms of Fe(II)– and Co(II)–Alkyl Complexes Supported by β-Diketiminate Ligand
Toshiyuki Takayanagi; Kohei Saito; Haruya Suzuki; Yuya Watabe; Takashi Fujihara
Organometallics, 巻：38, 号：19, 開始ページ：3582, 終了ページ：3589, 2019年10月
American Chemical Society ({ACS}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.organomet.9b00418
DOI ID：10.1021/acs.organomet.9b00418, ORCID：61488632 - Ionization dynamics of Ne-doped helium clusters at low temperature: Ring-polymer molecular dynamics simulations including electronically nonadiabatic transitions
Takaaki Miyazaki; Toshiyuki Takayanagi
Computational and Theoretical Chemistry, 巻：1163, 開始ページ：112537, 終了ページ：112537, 2019年09月
Elsevier {BV}, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.comptc.2019.112537
DOI ID：10.1016/j.comptc.2019.112537, ORCID：59403817 - Positron binding to hydrocarbon molecules: calculation using the positron–electron correlation polarization potential
Yutaro Sugiura; Toshiyuki Takayanagi; Yukiumi Kita; Masanori Tachikawa
The European Physical Journal D, 巻：73, 号：8, 2019年08月
Springer Science and Business Media {LLC}, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1140/epjd/e2019-100147-y
DOI ID：10.1140/epjd/e2019-100147-y, ORCID：60088079 - Theoretical Study on the Spectroscopic Observation of Intersystem Crossing between 3B1 and 1A1 States of GeH2 Using the GeH2– (2B1) Anion
Yuya Watabe; Takaaki Miyazaki; Toshiyuki Takayanagi; Yoshi-ichi Suzuki
The Journal of Physical Chemistry A, 巻：123, 号：27, 開始ページ：5734, 終了ページ：5740, 2019年07月
American Chemical Society ({ACS}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpca.9b04548
DOI ID：10.1021/acs.jpca.9b04548, ORCID：58895337 - Spin‐inversion mechanisms in the reactions of transition metal cations (Sc+, Ti+, V+, Cr+, Mn+, Fe+, Co+, Ni+, and Cu+) with OCS in the gas phase: A perspective from automated reaction path search calculations
Taiki Nakatomi; Shoichi Koido; Yuya Watabe; Toshiyuki Takayanagi
International Journal of Quantum Chemistry, 2019年06月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/qua.25908
DOI ID：10.1002/qua.25908, ORCID：53354037 - Automated reaction path search calculations of spin-inversion mechanisms in the 6,4,2Nb + C2H4 reaction
Masahiro Kawano; Shoichi Koido; Taiki Nakatomi; Yuya Watabe; Toshiyuki Takayanagi
Computational and Theoretical Chemistry, 2019年05月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.comptc.2019.03.021
DOI ID：10.1016/j.comptc.2019.03.021, ORCID：55439875 - Hydration Effect on Positron Binding Ability of Proline: Positron Attachment Induces Proton-Transfer To Form Zwitterionic Structure
Kento Suzuki; Yutaro Sugiura; Toshiyuki Takayanagi; Yukiumi Kita; Masanori Tachikawa
The Journal of Physical Chemistry A, 巻：123, 号：6, 開始ページ：1217, 終了ページ：1224, 2019年02月
American Chemical Society ({ACS}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jpca.8b11653
DOI ID：10.1021/acs.jpca.8b11653, ORCID：53602877 - Quantum dynamics calculation of the annihilation spectrum for positron–proline scattering
Yutaro Sugiura; Kento Suzuki; Shoichi Koido; Toshiyuki Takayanagi; Yukiumi Kita; Masanori Tachikawa
Computational and Theoretical Chemistry, 巻：1147, 開始ページ：1, 終了ページ：7, 2019年01月
Elsevier {BV}, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.comptc.2018.11.013
DOI ID：10.1016/j.comptc.2018.11.013, ORCID：51248438 - Reduction of OH vibrational frequencies in amino acids by positron attachment
Yutaro Sugiura; Kento Suzuki; Toshiyuki Takayanagi; Yukiumi Kita; Masanori Tachikawa
Journal of Computational Chemistry, 2018年09月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/jcc.25387
DOI ID：10.1002/jcc.25387, ORCID：49021721 - On the ion‐pair dissociation mechanisms in the small NaCl·(H2O)6 cluster: A perspective from reaction path search calculations
Toshiyuki Takayanagi; Taiki Nakatomi; Yoshiteru Yonetani
Journal of Computational Chemistry, 2018年09月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/jcc.25227
DOI ID：10.1002/jcc.25227, ORCID：43833874 - Theoretical calculations of photoelectron spectrum of (Au–CO2)− anion
Yuya Watabe; Takaaki Miyazaki; Eiki Ozama; Toshiyuki Takayanagi; Yoshi-ichi Suzuki
Computational and Theoretical Chemistry, 2018年09月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.comptc.2018.07.019
DOI ID：10.1016/j.comptc.2018.07.019, ORCID：47115305 - Quantum Simulation Verifies the Stability of an 18‐Coordinated Actinium–Helium Complex
Eiki Ozama; Sadia Adachi; Toshiyuki Takayanagi; Motoyuki Shiga
Chemistry – A European Journal, 2018年08月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/chem.201802554
DOI ID：10.1002/chem.201802554, ORCID：46811061 - Automated reaction path searches for spin‐forbidden reactions
Toshiyuki Takayanagi; Taiki Nakatomi
Journal of Computational Chemistry, 2018年07月
研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1002/jcc.25202
DOI ID：10.1002/jcc.25202, ORCID：42290984 - シリーズ 陽電子が拓く物質の科学 第7回 原子・分子の陽電子束縛状態と対消滅率の第一原理計算
立川 仁典; 北 幸海; 小山田 隆行; 高柳 敏幸
原子衝突学会誌しょうとつ, 巻：15, 号：6, 開始ページ：113, 2018年
我々は分子軌道法や量子モンテカルロ法などの高精度な第一原理計算手法を多成分系に理論拡張・ 実装し，陽電子束縛原子・分子における陽電子親和力や対消滅率の精密計算を実現してきた.さらには分子振動の効果を考慮することで，最新の振動フェッシュバッハ共鳴実験と良い一致を得た.水素化アルカリ分子やニトリル化合物等の陽電子束縛分子を系統的に解析した結果，電子軌道と比べて陽電子軌道は空間的に大きく拡がり，また陽電子親和力と親分子の永久双極子モーメント，双極子分極率の間に良い相関が見られた.
原子衝突学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.50847/collision.15.6_113
DOI ID：10.50847/collision.15.6_113, eISSN：2436-1070 - 原子・分子の陽電子束縛機構と対消滅機構解明のための高精度第一原理計算
高柳 敏幸
しょうとつ（原子衝突学会）, 巻：15, 開始ページ：113, 終了ページ：126, 2018年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌） - Nuclear quantum effects in the direct ionization process of pure helium clusters: path-integral and ring-polymer molecular dynamics simulations on the diatomics-in-molecule potential energy surfaces
Kento Suzuki; Takaaki Miyazaki; Toshiyuki Takayanagi; Motoyuki Shiga
Physical Chemistry Chemical Physics, 2018年
Royal Society of Chemistry ({RSC}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/C8CP05389H
DOI ID：10.1039/C8CP05389H, ORCID：49219583 - Fundamental peak disappears upon binding of a noble gas: a case of the vibrational spectrum of PtCO in an argon matrix
Yuriko Ono; Kiyoshi Yagi; Toshiyuki Takayanagi; Tetsuya Taketsugu
Physical Chemistry Chemical Physics, 巻：20, 号：5, 開始ページ：3296, 終了ページ：3302, 2018年
Royal Society of Chemistry ({RSC}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/C7CP06713E
DOI ID：10.1039/C7CP06713E, ORCID：40510951 - Nonadiabatic quantum dynamics calculations of transition state spectroscopy of I + HI and I + DI reactions: the existence of long life vibrational bonding resonances
Toshiyuki Takayanagi
Physical Chemistry Chemical Physics, 巻：19, 号：43, 開始ページ：29125, 終了ページ：29133, 2017年
Royal Society of Chemistry ({RSC}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/C7CP05478E
DOI ID：10.1039/C7CP05478E, ORCID：40510950 - Photoexcited Ag ejection from a low-temperature He cluster: a simulation study by nonadiabatic Ehrenfest ring-polymer molecular dynamics
Yusuke Seki; Toshiyuki Takayanagi; Motoyuki Shiga
Physical Chemistry Chemical Physics, 巻：19, 号：21, 開始ページ：13798, 終了ページ：13806, 2017年
Royal Society of Chemistry ({RSC}), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1039/C7CP00888K
DOI ID：10.1039/C7CP00888K, ORCID：40510949 - ミュオニウム化学反応の新展開
高柳 敏幸; 吉田 崇彦
Journal of Computer Chemistry, Japan, 巻：15, 号：5, 開始ページ：119, 終了ページ：123, 2016年
正または負電荷を有するミューオン粒子を用いて，ミュオニウム(0.114 amu) およびミュオニックヘリウム(4.11 amu)と呼ばれる水素原子の同位体をつくりだすことができる．これを利用することによって，H/D/Tを超えた質量比の同位体効果を観測することができる．ミュオニウムはその小さな質量のため，化学反応系の水素原子がミュオニウムに置換されると，ゼロ点振動エネルギーやトンネル効果による大きな量子効果を示す．また，反応経路そのものが変化する例や，遷移状態が安定化する特異な現象も存在する．
日本コンピュータ化学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.2477/jccj.2016-0006
DOI：https://doi.org/10.2477/jccj.special_contribution_15_5_references_DOI_9aRNklhNSHhJtgMCVsim7LG1IAQ
DOI ID：10.2477/jccj.2016-0006, ISSN：1347-1767, eISSN：1347-3824, CiNii Articles ID：130005310480 - 24pBA-2 低エネルギー電子付着による分子解離とアニオン生成(24pBA 領域1シンポジウム:放射線が生体に与える影響-原子分子から生物まで-,領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
高柳 敏幸
日本物理学会講演概要集, 巻：67.1.2, 開始ページ：190, 2012年
一般社団法人 日本物理学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.11316/jpsgaiyo.67.1.2.0_190_1
DOI ID：10.11316/jpsgaiyo.67.1.2.0_190_1, eISSN：2189-0803, CiNii Articles ID：110009565508 - ビス(ルテノセニル)チオフェンの2電子酸化体におけるフルベン錯体型構造(閉殻一重項)とスピン結合しているが異性化していない構造(開殻一重項)との間の前例のない平衡—An unprecedented equilibrium between the fulvene-complex type of structure (closed-shell singlet) and spin-coupled but structurally not-isomerized structure (open-shell singlet) in the two-electron oxidized bis(ruthenocenyl)thiophene
佐藤 勝; 高柳 敏幸; 久保田 裕介
MaLS forum : 埼玉大学総合研究機構科学分析支援センター機関誌, 巻：6, 号：6, 開始ページ：3, 終了ページ：7, 2008年
type:text
さいたま : 埼玉大学総合科学分析支援センター, 日本語
DOI：https://doi.org/10.24561/00014993
DOI ID：10.24561/00014993, CiNii Articles ID：40016569653, CiNii Books ID：AA11910807 - Production of HNC from the CH(X-2 Pi) + NH(X-3 Sigma(-)) reaction: Direct dynamics study
Takahashi, Kenta; 高柳, 敏幸
JOURNAL OF MOLECULAR STRUCTURE-THEOCHEM, 巻：817, 号：1-3, 開始ページ：153, 終了ページ：160, 2007年
type:text
The production mechanism and dynamics of the HNC molecule from the radical-radical CH + NH reaction on the lowest doublet potential energy surface has been theoretically studied using electronic structure calculations. We have applied a direct dynamics simulation technique at the B3LYP/6-311++G(d,p) level of theory. The accuracy of the B3LYP-level potential energy surface was systematically confirmed from the comparison to more accurate MRCI-level and CCSD(T)-level calculations. More than 250 classical trajectories were integrated and we have found that the CH + NH reaction somewhat favors the HNC + H production channel over the HCN + H production despite that the energy level of HCN + H is lower than that of HNC + H. Detailed reaction mechanisms will be discussed on the basis of the trajectory results. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/01661280
ELSEVIER SCIENCE BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0166-1280, CiNii Articles ID：120006385459 - Direct dynamics simulations of photoexcited charge-transfer-to-solvent states of the I-(H2O)(n) (n=4, 5 and 6) clusters
Takahashi, Kenta; 高柳, 敏幸
CHEMICAL PHYSICS, 巻：342, 号：1-3, 開始ページ：95, 終了ページ：106, 2007年
type:text
The dynamics of photoexcited charge-transfer-to-solvent (CTTS) states of the I-(H2O)(n) (n = 4, 5 and 6) clusters has been studied using the on-the-fly direct dynamics technique in order to understand recent femtosecond pump-probe experiments from a theoretical viewpoint. The lowest triplet potential energy surface at the hybrid B3LYP density-functional electronic structure level was employed to model the CTTS singlet excited-state potential energy surface due to small singlet-triplet splittings. A total of 13 structures of the I-(H2O)(n) cluster were vertically excited with the initial kinetic energy being zero and subsequent trajectory simulations were performed up to 1.5-2.0 ps. It was found that features of time-evolution of vertical detachment energy of an excess electron and dipole moment along the trajectory is strongly dependent of the initial cluster structure employed. The simulations revealed that the structural change in the water network configuration due to breaking of hydrogen-bonds plays an important role in the dynamics. I-atom detachment from the cluster was not observed during simulation time but this result is presumably due to the too strong attractive interaction between I and H2O on the B3LYP potential energy surface. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/03010104
ELSEVIER SCIENCE BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0301-0104, CiNii Articles ID：120006385554 - Theoretical study of the H+Br-2 and Mu+Br-2 reactions: A new ab initio potential energy surface and quantum dynamics calculations
高柳, 敏幸
CHEMICAL PHYSICS, 巻：334, 号：1-3, 開始ページ：109, 終了ページ：116, 2007年
type:text
A new global potential energy surface for the H + Br-2 -> HBr + Br reaction has been developed at the MRCI+Q/aug-cc-pVTZ ab initio level of theory. It has been found that this level calculation gives a negative barrier slightly below the H + Br-2 reactant energy level. Time-dependent and time-independent quantum dynamics calculations have been performed on this potential energy surface. The calculated cumulative reaction probabilities for J = 0 around the reaction threshold energy region show a very similar behavior for both the H + Br-2 and Mu + Br-2 reaction, in qualitative disagreement with experimental measurements, where a positive activation energy was observed for the H + Br-2 reaction while a negative activation energy for the Mu + Br-2 reaction. Variational calculations of vibrational energy levels have also been performed to study dynamical vibrational bonding for the Br-Mu-Br molecule. It has been found that the system has several vibrational bonding states, whose wave functions are localized around the transition-state of the Br + MuBr' -> MuBr + Br' exchange reaction, below the lowest Br + MuBr asymptotic energy level. This result qualitatively supports the recent experimental finding that a long-lived radical containing a Mu atom is produced in the Mu + Br-2 reaction. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/03010104
ELSEVIER SCIENCE BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0301-0104, CiNii Articles ID：120006385543 - Theoretical study of the simplest Xe-containing molecule: HXeH
高柳, 敏幸
CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 巻：446, 号：1-3, 開始ページ：14, 終了ページ：19, 2007年
type:text
The simplest metastable Xe-containing compound HXeH has been theoretically investigated using highly-accurate CASPT2-level electronic structure calculations taking the relativistic effects into account. A new three-dimensional global potential energy surface has been developed and time-dependent wave packet quantum dynamics calculations were then performed to obtain vibrational energy levels of the metastable states for the HXeH, HXeD and DXeD systems. It has been found that low-lying vibrational states below and just above the H + Xe + H dissociation limit have extremely long lifetimes in a nanosecond time scale. The present theoretical results suggest that these rare-gas containing molecules can experimentally be detected in the gas phase. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/00092614
ELSEVIER SCIENCE BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0009-2614, CiNii Articles ID：120006385443 - On the accuracy of density-functional methods for determining structures of dicationic binuclear ruthenocene derivatives bridged by an unsaturated molecule
高柳, 敏幸
JOURNAL OF MOLECULAR STRUCTURE-THEOCHEM, 巻：806, 号：1-3, 開始ページ：85, 終了ページ：92, 2007年
type:text
Various exchange and correlation functionals have been examined in density-functional calculations for obtaining reliable optimized structures for dicationic binuclear ruthenocenes bridged by an unsaturated compound, which has a characteristic fulvene-type structure. First, we have performed extensive calculations for ruthenocene (RuCp2) in D-5h symmetry. It has been found that the Ru-Cp optimized distance is linearly correlated with the energy difference between highest occupied a(1)' and e(2)' orbitals. We have then found that the optimized structure of dicationic binuclear ruthenocenes is strongly dependent of the a(1)'-e(2)' orbital sequence observed in RuCp2. In particular, when exchange-correlation functionals giving the a(1)' < e(2)' orbital sequence are employed, the contribution of the fulvene-type structure is found to be significantly underestimated in the optimized structure of dicationic binuclear ruthenocenes. We finally demonstrate that the SVWN exchange-correlation functionals give reasonable optimized structures comparable to experimental structures determined by X-ray crystallography analysis. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/01661280
ELSEVIER SCIENCE BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0166-1280, CiNii Articles ID：120006385541 - Path integral molecular dynamics calculations of the H-6(+) and D-6(+) clusters on an ab initio potential energy surface
高柳, 敏幸
CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 巻：449, 号：1-3, 開始ページ：28, 終了ページ：32, 2007年
type:text
Path integral molecular dynamics simulations for the H-6(+) and D-6(+) cluster cations have been carried out in order to understand the floppy nature of their molecular structure due to quantum-mechanical fluctuation. A full-dimensional analytical potential energy surface for the ground electronic state of H-6(+) has been developed on the basis of accurate ab initio electronic structure calculations at the CCSD(T)/cc-pVTZ level. It is found that the outer H-2(D-2) nuclei rotate almost freely and that the probability density distributions of the central H-2(D-2) nuclei show strong spatial delocalization. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/00092614
ELSEVIER SCIENCE BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0009-2614, CiNii Articles ID：120006385542 - Direct dynamics simulations of photoexcited charge-transfer-to-solvent states of the I- (H2O)(6) cluster
Takahashi, Kenta; 高柳, 敏幸
CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 巻：431, 号：1-3, 開始ページ：28, 終了ページ：33, 2006年
type:text
Direct molecular dynamics simulations have been carried out to understand the relaxation dynamics of photoexcited charge-transfer-to-solvent (CTTS) states for the I-(H2O)(6) Cluster and the subsequent excess electron stabilization dynamics by solvent molecules. Due to a small singlet-triplet splitting, the lowest triplet potential energy surface at the B3LYP-level calculations was used to model the CTTS singlet excited-state surface. Two book-type structures, which correspond to the lowest ground-state minimum-energy geometries, were vertically excited with the initial kinetic energy being zero. Although these two structures have a very similar geometry, it was found that the excess electron localization dynamics was totally different. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/00092614
Elsevier B.V., 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0009-2614, CiNii Articles ID：120006385425 - 24pRB-2 化学反応における共鳴効果 : 最近の進展(24pRB 領域1シンポジウム:分子反応における共鳴,領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
高柳 敏幸
日本物理学会講演概要集, 巻：61.2.2, 開始ページ：99, 2006年
一般社団法人 日本物理学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.11316/jpsgaiyo.61.2.2.0_99_3
DOI ID：10.11316/jpsgaiyo.61.2.2.0_99_3, eISSN：2189-0803, CiNii Articles ID：110007183130 - Theoretical study on HNC((1)Sigma) production from the C-2(X-1 Sigma(+)g)+ NH (X-3 Sigma(-)) reaction
Takahashi, Kenta; 高柳, 敏幸
CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 巻：429, 号：4-6, 開始ページ：399, 終了ページ：404, 2006年
type:text
The mechanism and dynamics of the reaction of C-2(X-1 Sigma(+)(g)) with NH(X-3 Sigma(-)) have been investigated using electronic structure methods. The CASPT2 calculations show that C-2 can add to NH without a barrier. Several intermediates involved in the reaction on the lowest triplet potential energy surface were optimized at the B3LYP level and then the potential energy diagram was refined at more accurate levels of theory. In order to understand the reaction dynamics more quantitatively, direct dynamics calculations have been performed at the B3LYP level. It has been found that the HNC molecule is efficiently produced from the C-2 + NH reaction. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/00092614
Elsevier B.V., 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0009-2614, CiNii Articles ID：120006385426 - The effect of van der Waals resonances on reactive cross sections for the F+HD reaction
高柳, 敏幸
CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 巻：433, 号：1月3日, 開始ページ：15, 終了ページ：18, 2006年
type:text
In this Letter, we present integral cross sections for the F + HD reaction on the well-studied Stark-Werner (SW) potential energy surface. Time-independent quantum reactive scattering calculations were carried out using very small energy intervals that can resolve sharp van der Waals resonance structures. It has been found that the sharp van der Waals resonance features still survive in the calculated integral cross sections in the collision energy range of 1.3-2.3 kcal/mol even after total angular momentum averaging. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.
identifier:http://www.sciencedirect.com/science/journal/00092614
ELSEVIER SCIENCE BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
ISSN：0009-2614, CiNii Articles ID：120006385544 - 化学反応におけるファンデルワールス相互作用の役割
高柳 敏幸
放射線化学 = Radiation chemistry, 号：66, 開始ページ：28, 終了ページ：32, 1998年09月
資料形態 : テキストデータ プレーンテキスト
コレクション : 国立国会図書館デジタルコレクション > デジタル化資料 > 雑誌
茨木 : 日本放射線化学会, 日本語
ISSN：0286-6722, CiNii Articles ID：10010966455, CiNii Books ID：AN00225405
- 放射線化学のすすめ
丑田公規、高柳敏幸
学会出版センター, 2006年02月
総ページ数：268 - Atom Tunneling Phenomena in Physics, Chemistry and Biology
T. Miyazaki
Springer, 2004年
総ページ数：313
- 星間H3+ + HNCOの衝突分岐ダイナミクス
村上龍大; 中川奨大; 太田陽己; 高柳敏幸
次世代アストロケミストリー2024 国際シンポジウム, 2024年11月
2024年11月 - 2024年11月, 英語 - H2D+, HD2+, D3+とHNCOのイオン分子反応における反応速度定数と分岐比の理論的研究
村上龍大; 太田陽己; 中川奨大; 高柳敏幸
次世代アストロケミストリー2024 国際シンポジウム, 2024年11月
2024年11月 - 2024年11月, 英語 - 陽電子-分子散乱における電子-陽電子相関・分極ポテンシャル法の応用
高柳敏幸
第１３回陽電子・ポジトロニウム化学国際ワークショップ, 2024年10月, ［招待有り］
2024年10月 - 2024年11月, 英語 - 星間H3+ + HNCOの衝突分岐ダイナミクス
村上龍大; 中川奨大; 太田陽己; 高柳敏幸
第１８回分子科学討論会, 2024年09月
2024年09月 - 2024年09月, 英語 - 分子内(6+4)/(4+2)環化付加分岐反応における分岐ダイナミクスの温度依存性
村上龍大; 林大希; 菊間悠矢; 八巻敬太; 高柳敏幸
第１８回分子科学討論会, 2024年09月
2024年09月 - 2024年09月, 英語 - H3+ + HNCO → H2 + HNCOH+ / H2NCO+分岐反応の衝突シミュレーション
村上龍大; 中川奨大; 太田陽己; 岡田邦宏; 高柳敏幸
化学反応経路探索のニューフロンティア2024, 2024年09月
日本語 - 分子動力学法及び機械学習解析を用いたH2CO- + CH3Cl分岐反応の解明
村上龍大; 松本直樹; 高柳敏幸
化学反応経路探索のニューフロンティア2024, 2024年09月 - 陽子ー分子散乱の量子ダイナミクス計算
高柳敏幸
第１７回量子反応性散乱ワークショップ, 2024年06月, ［招待有り］
2024年06月 - 2024年06月, 英語, 口頭発表（招待・特別）
共同研究・競争的資金等ID：49401954 - 分子の陽電子束縛についての理論研究
高柳敏幸
第８回日本・チェコ・スロバキア理論化学国際シンポジウム, 2024年06月, ［招待有り］
2024年06月 - 2024年06月, 英語, 口頭発表（招待・特別）
共同研究・競争的資金等ID：49401957 - プロトン移動を含むポスト遷移状態ダイナミクスの機械学習解析
菊間悠矢; 村上龍大; 高柳敏幸; 伊吹駿一
第３９回化学反応討論会, 2024年06月
2024年06月 - 2024年06月, 英語, ポスター発表
共同研究・競争的資金等ID：49401956 - CH3O–(H2O) + hν → CH3O + H2O + e– 反応の解離性電子脱離ダイナミクスのリングポリマー分子動力学法シミュレーション
村上龍大; 高柳敏幸
第３９回化学反応討論会, 2024年06月
2024年06月 - 2024年06月, 英語, 口頭発表（一般）
共同研究・競争的資金等ID：49401956 - 全次元機械学習ポテンシャルエネルギー曲面を使ったH3+ + C2H4 → H2 + C2H5+ / 2H2 + C2H3反応ダイナミクス研究
村上龍大; 高橋颯真; 菊間悠矢; 岡田邦宏; 高柳敏幸
第３９回化学反応討論会, 2024年06月
2024年06月 - 2024年06月, 英語, ポスター発表
共同研究・競争的資金等ID：49401956
■ 所属学協会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
- 低エネルギーイオン-極性分子反応における原子トンネル効果の観測とその役割の解明
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 2023年04月01日 - 2028年03月31日
岡田 邦宏; 高柳 敏幸, 上智大学
配分額（総額）：18980000, 配分額（直接経費）：14600000, 配分額（間接経費）：4380000
課題番号：23K25929
講演・口頭発表等ID：49420996 - スピン反転を含む反応経路自動探索法の開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2022年04月01日 - 2025年03月31日
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：4030000, 配分額（直接経費）：3100000, 配分額（間接経費）：930000
本年度は、アセチレン3分子環化反応によるベンゼン生成の金属触媒として3d遷移金属原子Ti(2価イオン)に着目した。適切な密度汎関数法と基底関数を用いて反応経路の詳細な計算を行った。ここでは以前の研究で用いて氷クラスターやCNアニオンを配位子として計算を行った。その結果、以前に調査したFeおよびVイオン錯体の触媒では、反応途中に必ずバリヤーが存在したが、Ti触媒については、予想に反して全くのバリヤーなしでベンゼン生成まで進行することを見出した。このことはTi触媒ではスピンの反転が起こらないことと関係していることが示唆された。また、本年度は鉄ポルフィリン錯体への酸素分子の吸着についての全自由度を考慮したポテンシャルエネルギー曲面の開発も行った。ポルフィリンの部分については、高速な計算が可能である半経験的電子状態理論(GFN2-xTB法)を利用し、酸素分子の吸着分は独自にポテンシャルエネルギー関数を開発した。この反応系では、酸素分子が錯体に接近する際はスピン三重項であるが、吸着生成物はスピン一重項であるため、それぞれのスピン状態に対応するポテンシャル曲面を作成し、これらの異なるスピン状態間のスピン軌道相互作用を考慮することで、ポテンシャルエネルギー曲面の交差ダイナミクスが十分記述できることを確認した。次年度は開発したポテンシャルエネルギー曲面を用いて、電子的非断熱ダイナミクス計算を行う予定である。
課題番号：22K05031 - 気相・固相の反応素過程に基づく中間温度における分子進化モデル
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 学術変革領域研究(A), 2020年11月19日 - 2025年03月31日
相川 祐理; 花輪 知幸; 渡部 直樹; 古家 健次; 高柳 敏幸; 吉田 直紀; 山崎 祥平, 東京大学
配分額（総額）：95160000, 配分額（直接経費）：73200000, 配分額（間接経費）：21960000
気相の反応素過程については，機械学習と反応経路探索を組み合わせてH- + C2H2及びNH3+ + H2反応のポテンシャル面を作成した。これ用いてリングポリマー分子動力学計算を行い，低温反応におけるトンネル効果の重要性を明らかにした。
氷表面反応については，水素分子吸着の氷クラスターのサイズ依存性について検討し、吸着確率が局所的な相互作用だけで決まっていることを明らかにした．また氷表面に付着した鉄イオンがアセチレン３分子からベンゼンを生成する反応の触媒として機能することを見出した．さらにOHラジカルの氷表面における拡散の活性化エネルギーを導出し，氷表面においてOHが関わる化学が活性化する温度を求めた．
反応ネットワークモデルにおいては，量子化学計算に基づくNH2OHの素反応を組み込んだ数値計算を行い，水素引き抜き反応がNH2OH生成の妨げや破壊に大きな役割を果たすことを示した．また表面実験班と協力し，実験的に水氷表面における分子の吸着エネルギーと表面拡散障壁の関係を調べた．その結果，従来のモデルで仮定されてきた両者の単純な相関関係は存在しないことが分かった．そこで，表面拡散障壁をあえてランダムに変えたモデル計算を行い，拡散障壁の不定性がネットワークモデルの不定性に与える影響を明らかにした。
流体計算においては，原始星DG Tau に見られるストリーマーと呼ばれる細長く延びた降着流の形成を再現するモデルを作成した．また降着流が原始星の潮汐力によりストリーマー状になるための条件を理論的に示した．
原始惑星系円盤について，熱化学構造とその変化を明らかにするため，中心星による光蒸発過程の流体シミュレーションを行った．中心星は数百万年の間に光度やスペクトルを大きく変える．星進化コードで詳細なスペクトルを計算し，ガス円盤の照射に関わる紫外線光度などを求めた．
課題番号：20H05847
講演・口頭発表等ID：49420893 - 生体関連分子を対象とした陽電子化学反応理論の創成
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2019年04月01日 - 2022年03月31日
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：4290000, 配分額（直接経費）：3300000, 配分額（間接経費）：990000
電子の反物質である陽電子は、ポジトロン断層法などの医療分野で広く利用されている。しかしながら、陽電子と生体関連分子との相互作用はほとんど未解明である。本研究課題では、陽電子と生体関連分子の詳細な相互作用を理論的な方法を用いて明らかにすることを目的とした。研究の結果、密度汎関数法に基づく相関分極ポテンシャルを用いた理論を開発し、振動Feshbach共鳴寿命から消滅スペクトルを計算する方法も開発することができた。
課題番号：19K05365
講演・口頭発表等ID：49420947 - 化学反応遷移状態動力学観測の理論設計
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2017年07月18日 - 2020年03月31日
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：4680000, 配分額（直接経費）：3600000, 配分額（間接経費）：1080000
遷移状態は化学反応の起こりやすさを理解する上で重要な概念であるが、直接観測することが難しい。遷移状態を観測する方法はいくつか提唱されており、「遷移状態分光」と呼ばれている。その最も成功した例は、アニオンを利用する方法である。しかし、実験だけから遷移状態の情報を得るのは困難である。本課題では、精密なポテンシャル曲面の作成と量子波束ダイナミクス計算を行い、実験結果を定量的に解釈することに成功した。
課題番号：17KT0093 - 星間分子進化における水素分子触媒機構の寄与に関する理論研究
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 新学術領域研究(研究領域提案型), 2016年04月01日 - 2018年03月31日
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：4680000, 配分額（直接経費）：3600000, 配分額（間接経費）：1080000
最終年度である本年度は、昨年度に計画したH2-H2錯体のイオン化ダイナミクスを主な研究対象として取り上げた。宇宙空間では、高エネルギー粒子が低温ガス中に存在する物質をイオン化し、生成したイオンが様々な反応を引き起こす。H2・H2錯体がイオン化するとH2+イオンが生成し、錯体内でH2と反応してH3+を生成すると予想される。過去の研究で開発されたH2-H2のファンデルワールス力に基づいたポテンシャルエネルギー曲面を用い、経路積分分子動力学シミュレーションによって、初期構造をサンプリングした。その結果、量子的な広がりが極めて大きいことが分かった。しかし、核の量子効果を含めた実時間シミュレーションは計算時間がかかりすぎるため、必要な初期構造をサンプリングするときにのみ、核の量子性を考慮した。原子を古典的に扱った場合には、ポテンシャルエネルギー曲面の安定点付近の局所的な構造だけをサンプリングすることになる。一方、原子を量子的に扱うことで構造の広がった高いポテンシャルエネルギーをもった構造もサンプリングすることになる。サンプリングした構造を用いて古典動力学を実行しても古典サンプリングと量子サンプリングでダイナミクスに大きな違いは見られなかったが、反応確率自体は大きく異なることが分かった。また、HをDに置換した場合の同位体効果については、サンプリングの段階でわずかに違いが見られたが、全体のダイナミクスにおいては顕著な違いは見られなかった。
課題番号：16H00932 - 全原子を量子論で取り扱う凝縮系化学反応動力学理論の開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2015年04月01日 - 2018年03月31日
高柳 敏幸; 志賀 基之, 埼玉大学
配分額（総額）：4940000, 配分額（直接経費）：3800000, 配分額（間接経費）：1140000
本研究では、すべての原子の運動を量子論に基づいて取り扱う新しい反応動力学理論の構築と計算コードの開発を目指した。経路積分分子動力学理論を基にしたリングポリマー分子動力学法と波束の時間発展法を組み合わせることで、新しい動力学計算方法を開発した。開発した方法を、比較的簡単な量子系である極低温ヘリウムクラスター中の銀原子光励起ダイナミクスに適用した。実験では、光励起した銀原子がクラスターから飛び出てくることが見出されているが、我々はその詳細な機構を明らかにした。
課題番号：15K05375 - 低エネルギー電子による生体損傷機構の分子論的理解の深化
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2012年04月01日 - 2015年03月31日
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：5590000, 配分額（直接経費）：4300000, 配分額（間接経費）：1290000
放射線照射によって生成する低いエネルギーを有する２次電子が生体損傷を引き起こすことが指摘されているが、その動力学機構はほとんどわかっていない。本研究課題では、低エネルギー電子による生体分子損傷の反応動力学について、理論的な立場から研究を行った。塩基ペア等への余剰電子の束縛機構を量子化学計算によって明らかにし、さらに分子系の全自由度を量子力学的に取扱う動力学シミュレーションも行った。これにより、損傷ダイナミクスを実時間で追跡できるようになった
課題番号：24550008 - 核の量子性を考慮したトリチウム化学反応過程の理論的研究
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 特定領域研究, 2010年 - 2011年
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：2600000, 配分額（直接経費）：2600000
本研究では、Fe材料とトリチウム水(HTO)の相互作用により起こるトリチウムの透過現象について、三段階の同位体化学反応過程として捉え、理論化学計算を用いてその反応機構の解明を試みた。
まずFe(100)表面にHTOが接近して起こる吸着・解離反応について、HTOはOT+HとOH+Tの二つの解離反応過程の存在が予想される。そこでゼロ点振動補正されたエネルギー準位をみると、活性化エネルギーは後者よりも0.05eV低く、系としてOT+Hに解離しやすいことが分かった。この結果は、トリチウムの化学反応機構には核の量子化に伴う同位体効果の影響を受けることを意味する。また、解離したT(H)のFe格子中への溶解反応においても、H溶解する際の活性化エネルギーはTの場合に比べ0.03eV低く、HよりもTはFe材料に侵入しやすいことが分かった。
次に、Fe格子中の軽水素、トリチウム原子の拡散反応について、量子動力学計算手法であるセントロイド分子動力学法とリングポリマー分子動力学法を用いることにより、自己拡散係数と自由エネルギーを算出した。その結果、軽水素原子については、2つの量子動力学計算により求まった拡散係数は、実験値と非常に良く一致した。また、古典動力学と比較すると、高温側では一致しているのに対し、200K程度以下の低温側ではトンネル効果のため、大きくずれていることが分かった。本研究で、トリチウム原子の拡散係数を定量的に見積もることができることを示すことができた。
以上、理論計算によって、実験では難しいトリチウムの関わる化学現象の物理量を算出する目途がついたと結論した。
課題番号：22017002 - 量子・熱ゆらぎを考慮した生体分子高次系クラスターの理論的解明
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 特定領域研究, 2010年 - 2011年
立川 仁典; 北 幸海; 志賀 基之; 高柳 敏幸, 横浜市立大学
配分額（総額）：4000000, 配分額（直接経費）：4000000
これまで我々は、温度効果だけでなく水素原子核の量子揺らぎを考慮した多成分系分子理論を開発し、常温においても核の量子効果が重要であることを見出し、低障壁水素結合系における特徴的なNMRスペクトルの存在を理論的に予測してきた。本年度は主に以下を実施した。
(1)高次系への拡張:計算コストを抑えるために、マルチリゾリューション法に基づくポテンシャル曲面や、半経験的分子軌道法を適用した[1]。
(2)イオン水和クラスターの計算:Ag+(H2O)n(n=1-4)およびCu+(H20)の構造と振動スペクトルをより精密に算出するために、ab initio分子動力学(MD)法、ab initio経路積分分子動力学(PIMD)法[2]、ab initioリングポリマー分子動力学(RPMD)法を応用した。MD法およびRPMD法により得られた振動スペクトルは非調和性を考慮することができる。そのため、特にRPMD法で得られた振動スペクトルは、スケール因子を用いることなく実験値とよい一致を示した。
(3)生体小分子:ポルフィセンの二重プロトン移動機構の解析:photoactive yellow protein(PYP)の発光素(CRO)近傍における低障壁水素結合部位に、電子と原子核の量子性を考慮可能な多成分系密度汎関数理論を適用した。その結果、CROと隣接酸素原子間の距離が実験値とよい一致を示し、また重水素置換によって酸素原子間距離が伸張することを見出した。
[1]S.Sugawara, T.Yoshikawa, T.Takayanagi, and M.Tachikawa, Chem. Phys. Lett., 501, 238-244(2011).
[2]A.Koizumi, K.Suzuki, M.Shiga, and M.Tachikawa, J. Chem. Phys.(Communication), 134, 031101(3pages) (2011).
課題番号：22018024 - 低エネルギー電子による生体分子損傷の第一原理シミュレーション法の開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2009年 - 2011年
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：4940000, 配分額（直接経費）：3800000, 配分額（間接経費）：1140000
放射線照射によって生成する2次電子のエネルギーがイオン化エネルギーより低い場合でも生体損傷を起こすことが最近指摘されている。本研究課題では、低エネルギー電子による生体分子の損傷過程を分子レベルで解明するために、理論的な立場から研究を行った。水や極性分子による余剰電子の束縛機構を理論的に明らかにし、軽い原子の核量子効果の重要性を指摘した。また、低エネルギー電子による多原子分子の解離性電子付着過程の断面積を計算する計算コードを開発した。
課題番号：21550005 - 溶媒和電子ダイナミクスの理論研究
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 特定領域研究, 2008年 - 2009年
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：2900000, 配分額（直接経費）：2900000
本年度は、分子クラスターにおける溶媒和電子の束縛機構を理論的に明らかにするため、ウラシル-水クラスターアニオン系とニトロメタン-水クラスターアニオン系の2つを対象とした。
ウラシルのアニオン状態には、双極子束縛型アニオンと原子価束縛型アニオンの2種類があり、単体では双極子束縛型アニオンの方が安定である。しかし分子アニオン状態は、水分子などの溶媒による影響でその安定性が変化することが知られており、このことはウラシルアニオンにも同様に当てはまることが予想される。本研究ではウラシル-水クラスターアニオンについて、2種類のアニオンにおける安定性の変化機構を解明するために理論計算を行った。その結果、ウラシルに水分子が付加すると2種類のアニオンの安定性が変化し、変化に関するバリアも低くなることがわかった。さらにウラシル-水クラスターアニオンの光電子スペクトルシミュレーションも行った。その結果、光電子スペクトルが幅広になる要因は従来考えられていたような異性化による影響ではなく、ウラシルの分子内振動(主に面外振動)による影響が大きいということを見出した。
ごく最近、永田らによってニトロメタン-水クラスターアニオン系[CH_3NO_2・(H_2O)n](n=0-6)の光電子分光実験が行われ、新しいタイプの双極子束縛型アニオンが見出された。彼らはこのアニオンを、ニトロメタンと水6量体に余剰電子が挟まれた(H_2O)_6{e}CH_3NO_2というDual dipole-bound anionであると帰属している。我々の詳細な理論計算の結果、Dual dipole-bound anionは存在し得ることが判明した。また(H_2O)_6{e}CH_3NO_2の光解離反応についても、エネルギー的に実験結果を説明することができた。
課題番号：20038011 - 星間空間の中性分子化学反応ダイナミクスに関する理論研究
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2005年 - 2006年
高柳 敏幸, 埼玉大学
配分額（総額）：3700000, 配分額（直接経費）：3700000
本研究では、星間空間で重要とされる中性原子分子の反応について、反応動力学的な立場から理論研究を行った。まず炭素原子とアセチレンの反応については、2つのモデルを用いた理論計算を行った。第一のモデルではポテンシャルの入り口のみに着目した3つの自由度のみを考慮した。ポテンシャルエネルギー曲面を密度汎関数レベルの量子化学計算から求め、全反応断面積を量子散乱理論を用いて計算した。その結果、実験と一致する衝突エネルギー依存を得ることができた。第二のモデルでは、反応の生成物を特定するために、第一のモデルと異なる自由度を考慮した理論計算を行い、生成物の分岐比を求めた。この反応では、星間空間で検出されている環状および鎖状のC_3Hラジカルが生成するが、我々が提案した本モデルでは、環状のC_3Hラジカルが主として生成することを見出した。
次に炭素原子とNH_2ラジカルの反応について研究を行った。この反応では、星間空間で興味がもたれているHNC分子が直接生成する。まず、励起状態までも取り扱った精密な量子化学計算を行い、スピン軌道サブレレベルによる反応性に違いについて検討した。非断熱遷移の効果を取り入れた量子反応性散乱計算の結果、サブレベルの違いによって反応性が大きく変わることがわかった。
また星間空間で発見されているHNCの生成機構について、C_2+NH反応についても着目した。ダイレクトダイナミクスの手法を用い、この反応が非常に効率的にHNC分子を生成することを初めて見出した。反応経路としては、C+HCNチャンネルも生成しうるが、まず反応中間体であるC-C-N-Hがバリヤーなしに生成し、その後異性化することなしに、直ちにC+HNCに分解することがわかった。この結果は、炭素原子と窒素原子がほぼ同じ質量をもち、かつ中間体のC-C-N構造がほぼ直線的であることに起因する。つまり、HNC分子の生成は運動量移行が効率的に起こることによる動力学的な結果であると言える。この研究結果は、星間化学反応の解明において、化学反応動力学的な手法が多大な貢献が可能であることを示した重要な例であると言える。
課題番号：17550007 - 交差分子線散乱実験による励起酸素原子O(1D)反応の解明
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 特定領域研究, 2001年 - 2003年
高口 博志; 鈴木 俊法; 南部 伸孝; 大下 慶次郎; 西澤 潔; 青柳 睦; 高柳 敏幸; 高口 博志
配分額（総額）：38700000, 配分額（直接経費）：38700000
1、散乱実験に必要な強度のO(^1D)原子線を酸素分子のレーザー光解離法により生成し、水素(H_2)および重水素(D_2)分子との交差分子線実験(O(^1D)+H_2/D_2→OH/OD+H/D)を行った。生成物の1次元並進速度分布(ドップラースペクトル)および2次元散乱分布画像を測定したが、測定された画像はH/D生成物が示すはずの側方にやや弱い前方後方対称な微分散乱断面積とは異なり、検出レーザー光に平行な速度成分が強調された分布であった。この結果は画像上の検出感度分布を定量的に評価する必要性を示しており、実験ビーム条件を用いて既報の微分散乱断面積を仮定した予測画像をシミュレートすると、実測画像をよく再現した。この測定結果は画像上の検出感度がレーザー光方向に著しく局在していることに起因しており、レーザー光幅を広げることで、よりフラットな画像検出感度分布が得られ、改善されることがわかった。
2、衝突エネルギー可変型交差分子線散乱画像観測装置を製作した。この装置は一方の分子線源を交差中心を軸に回転させ、2つの原子・分子線の交差角度を変えることで衝突エネルギーを制御できる。製作において最も重要な分子線の交差精度を実測し、2つの分子線経路がおよびエネルギー制御機構が十分な精度(60μm以下)で製作されていることを確認した。
3、量子化学計算結果をもとに、O(^1D)+N_2O反応の反応ポテンシャル曲面をフィッティング法により大局的な解析関数として得た。この上で古典トラジェクトリー計算により動力学挙動を理論計算した。得られたポテンシャル曲面は2つの生成系;NO+NOとN_2+O_2へ経路を含んでおり、その分岐比は衝突初期の反応物の配置角度に大きく依存し、また衝突エネルギーに関しても依存性を持つことを明らかにした。
課題番号：13127204