日本語 English
| 開講年度/ Academic YearAcademic Year |
20232023 |
| 科目設置学部/ CollegeCollege |
理学部/College of ScienceCollege of Science |
| 科目コード等/ Course CodeCourse Code |
CC180/CC180CC180 |
| テーマ・サブタイトル等/ Theme・SubtitleTheme・Subtitle |
分子軌道法の数学的な側面を知る |
| 授業形態/ Class FormatClass Format |
対面（全回対面）/Face to face (all classes are face-to-face)Face to face (all classes are face-to-face) |
| 授業形態（補足事項）/ Class Format (Supplementary Items)Class Format (Supplementary Items) |
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| 授業形式/ Class StyleCampus |
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| 校地/ CampusCampus |
池袋/IkebukuroIkebukuro |
| 学期/ SemesterSemester |
春学期/Spring SemesterSpring Semester |
| 曜日時限・教室/ DayPeriod・RoomDayPeriod・Room |
月4･A304/Mon.4･A304 Mon.4･A304 |
| 単位/ CreditCredit |
22 |
| 科目ナンバリング/ Course NumberCourse Number |
CHE3610 |
| 使用言語/ LanguageLanguage |
日本語/JapaneseJapanese |
| 履修登録方法/ Class Registration MethodClass Registration Method |
科目コード登録/Course Code RegistrationCourse Code Registration |
| 配当年次/ Grade (Year) RequiredGrade (Year) Required |
配当年次は開講学部のR Guideに掲載している科目表で確認してください。配当年次は開講学部のR Guideに掲載している科目表で確認してください。 |
| 先修規定/ prerequisite regulationsprerequisite regulations |
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| 他学部履修可否/ Acceptance of Other CollegesAcceptance of Other Colleges |
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| 履修中止可否/ course cancellationcourse cancellation |
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| オンライン授業60単位制限対象科目/ Online Classes Subject to 60-Credit Upper LimitOnline Classes Subject to 60-Credit Upper Limit |
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| 学位授与方針との関連/ Relationship with Degree PolicyRelationship with Degree Policy |
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| 備考/ NotesNotes |
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| テキスト用コード/ Text CodeText Code |
CC180 |
Students will learn the fundamentals of molecular orbital calculations available with such as the GAUSSIAN program.
The Hartree-Fock (HF) method is considered as a starting point toward more sophisticated molecular orbital methods providing numerical solutions of the Schrodinger equation for electrons. The HF wavefunction is of single determinant type, and the electron-electron interactions are approximated in an averaged way with self-consistency. In this course, the fundamental concept and associated mathematical representations of HF are briefed, and then the protocols for computational processing to obtain the HF solution are described. Furthermore, several topics of electron correlated treatment, density functional theories, geometry optimization, and even quantum computer will be addressed as well. As a general statement, this course will be beneficial as a suitable review of theoretical backgrounds in the practices using the GAUSSIAN program in the course of Chemistry experiments B.
※Please refer to Japanese Page for details including evaluations, textbooks and others.
GAUSSIANプログラムなどで手軽に利用出来るようになっている分子軌道計算の基礎を学ぶ。
Students will learn the fundamentals of molecular orbital calculations available with such as the GAUSSIAN program.
電子の波動方程式であるシュレディンガー方程式を数値的に求める分子軌道計算における基本的な近似は， 多電子波動関数をスレーター行列式の単一配置で記述する制約の下，平均場の考え方に基づいて軌道を求めるハートリー・フォック（HF）法である。この授業では，まずHF近似の基本的な考え方と数学的な表現をまとめ，次いでコンピュータを使って実際にHFの解を得るためのプロトコルを述べる。さらに，電子相関，密度汎関数，分子構造最適化，量子コンピュータについてもふれる。総論としては，「化学実験B」でのGAUSSIANプログラムを使った実習の理論的な背景を復習的に自習する目的に適していると言える。
The Hartree-Fock (HF) method is considered as a starting point toward more sophisticated molecular orbital methods providing numerical solutions of the Schrodinger equation for electrons. The HF wavefunction is of single determinant type, and the electron-electron interactions are approximated in an averaged way with self-consistency. In this course, the fundamental concept and associated mathematical representations of HF are briefed, and then the protocols for computational processing to obtain the HF solution are described. Furthermore, several topics of electron correlated treatment, density functional theories, geometry optimization, and even quantum computer will be addressed as well. As a general statement, this course will be beneficial as a suitable review of theoretical backgrounds in the practices using the GAUSSIAN program in the course of Chemistry experiments B.
| 1 | 線形代数の基礎 |
| 2 | 変分法 |
| 3 | 多電子系ハミルトニアンとスピン |
| 4 | 平均場とハートリー・フォック近似 |
| 5 | ハミルトニアンの行列要素 |
| 6 | ハートリー・フォックのエネルギー |
| 7 | ハートリー・フォック方程式の導出 |
| 8 | クープマンスの定理 |
| 9 | 平均場からのズレと電子相関 |
| 10 | 基底関数の導入 |
| 11 | 自己無撞着場（SCF）の手続きとGauss型基底関数 |
| 12 | 開殻系の扱い、密度汎関数法 |
| 13 | 量子コンピュータによる量子化学 |
| 14 | エネルギー微分と構造最適化 |
板書 /Writing on the Board
スライド（パワーポイント等）の使用 /Slides (PowerPoint, etc.)
上記以外の視聴覚教材の使用 /Audiovisual Materials Other than Those Listed Above
個人発表 /Individual Presentations
グループ発表 /Group Presentations
ディスカッション・ディベート /Discussion/Debate
実技・実習・実験 /Practicum/Experiments/Practical Training
学内の教室外施設の利用 /Use of On-Campus Facilities Outside the Classroom
校外実習・フィールドワーク /Field Work
上記いずれも用いない予定 /None of the above
線形代数などの基礎的な数学を復習し，数式の操作に慣れておくことが望ましい。特に，行列やベクトルの確かな操作が科目習得の基本となるので，当該内容に不慣れな諸君は事前に確認・準備した上で履修することを強く薦める。なお、AIチャットツール等の利用については授業中に指示する。
| 種類 (Kind) | 割合 (%) | 基準 (Criteria) |
|---|---|---|
| 筆記試験 (Written Exam) | 60 | |
| 平常点 (In-class Points) | 40 |
6回の小レポート(40%) |
| 備考 (Notes) | ||
| No | 著者名 (Author/Editor) | 書籍名 (Title) | 出版社 (Publisher) | 出版年 (Date) | ISBN/ISSN |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ザボ・オストランド 著 大野公男・阪井健男・望月祐志 共訳 | 『新しい量子化学（上）』 | 東京大学出版会 | 1987 | 4130621114 |
| No | 著者名 (Author/Editor) | 書籍名 (Title) | 出版社 (Publisher) | 出版年 (Date) | ISBN/ISSN |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 平尾公彦・永瀬茂 共著 | 『分子理論の展開』 | 岩波書店 | 2002 | 4000110470 |
| 2 | ザボ・オストランド 著 大野公男・阪井健男・望月祐志 共訳 | 『新しい量子化学（下）』 | 東京大学出版会 | 1988 | 4130621122 |
| 3 | 藤永茂 | 『入門分子軌道法』 | 講談社 | 1990 | 4061533258 |
| 4 | 杉﨑研司 | 『量子コンピュータによる量子化学計算入門』 | 講談社 | 2020 | 9784065218273 |
| 5 | 谷村省吾 | 『量子力学10講』 | 名古屋大学出版会 | 2021 | 9784815810498 |
| その他 (Others) | |||||
| [1],[2]は，一部を適宜コピーして配布する予定である。[3]は，丁寧な記述で数学に抵抗がなければ薦められる。[4]は，量子コンピュータを利用した量子化学計算の第一人者による解説である。[5]は，量子力学の基礎をわかり易く解説した本で，量子コンピュータの理解の基礎としても役立つ。 | |||||
授業はタブレットでメモをつけて投影しながらの解説となる。メモは授業後でPDFとして配信する。