量子化学計算入門

このセミナーでは、初めて量子化学計算に取り組もうとする方々が、基本的な理論と実践的な技術についての理解を深めることで、量子化学計算ツールを使い始めるためのしっかりとした足場を築くことを目指します。具体的には、量子化学計算の概要や主要な計算方法などの学びと、代表的な量子化学計算ツールであるGaussianやGAMESSの実践的なデモンストレーションを組み合わせることで、有機化合物の化学的性質を理論的に解析するための知識と技術を身につけることを目指します。 　また、このセミナーでは、事前に資料をオンラインで共有することで、参加者が自身のペースで学びの内容を学習できるようにします。さらに、事前に質問を受け付けることで、当日はこれらに答えながら、具体的なソフトウェアの操作方法を実演します。このような学びの工夫をすることで、一方向的なセミナーに終わるのではなく、参加者の興味関心に合わせた学習体験を提供することができればと思っています。

1. はじめに
2. 量子化学計算の概要
   1. 量子化学計算とは?
   2. 分子シミュレーション手法の比較
   3. 量子化学計算を使ってできること
3. 量子化学計算の代表的なソフトウェア
   1. 業界標準のGaussian
   2. 実演:Gaussian/GaussView を用いたエチレンの量子化学計算
   3. 無料で使えるGAMESS
   4. GaussianやGAMESSを便利に使うためのWebMO
   5. 実演:WebMOを用いたエチレンの量子化学計算
4. 量子化学計算の代表的な計算方法
   1. Hartree-Fock法
   2. 動的電子相関を考慮する計算方法
   3. 静的電子相関を考慮する計算方法
   4. 密度汎関数法
   5. 密度汎関数法で用いる「汎関数」
5. 量子化学計算の代表的な基底関数
   1. 基底関数とは?
   2. 基底関数の「数」と分子軌道の「数」
   3. 水素原子の場合
   4. 基底関数の種類
   5. 分極関数とは?
   6. 分散関数とは?
   7. オススメの計算手法と基底関数は?
6. 量子化学計算に基づく構造最適化
   1. 分子の安定構造の探索
   2. 実演:Gaussian を用いた水分子の安定構造の探索
   3. 分子の遷移状態の探索
   4. 実演:Gaussian を用いた水分子の遷移状態の探索
7. 量子化学計算に基づく振動解析
   1. 振動解析とは?
   2. 赤外吸収スペクトルとは?
   3. 分子振動とは?
   4. 分子振動の自由度
   5. 振動解析の計算手順
   6. 実演:Gaussian を用いた水分子の振動解析
8. 量子化学計算に基づく化学反応の解析
   1. 化学反応を理解する上で重要な考え方は?
   2. 化学平衡論に基づくと…
   3. 反応速度論 (アレニウス則) に基づくと…
   4. 反応速度論 (遷移状態理論) に基づくと…
   5. 実演:Gaussian を用いたブタジエンのcis/trans 異性化反応の解析
9. 量子化学計算に基づく電子励起状態の解析
   1. 光の吸収とは?
   2. 共役分子系が光を吸収すると?
   3. 鎖状共役系の吸収スペクトルは?
   4. 分子の吸光・発光と基底・励起状態
   5. 励起状態の計算方法
   6. 実演:ホルムアルデヒドの電子励起状態の解析
10. さいごに
• 質疑応答