計算化学特論[09L1068]

科目名 計算化学特論[09L1068]
科目区分・科目種 理学専攻科目
クラス 理学
単位数 2.0単位 

担当教員・所属 鷹野　景子[理学部]
森　寛敏[大学院人間文化創成科学研究科]
主担当学科理学専攻　化学・生物化学コース 
連絡場所 

履修年次 1 ～ 2年
学期 前期
曜日・時限 金曜 3.0～4.0
教室①理学部2号館103室

受講条件・その注意
基礎化学Ｂ、構造物理化学を履修していることが望ましい。

授業の形態
講義,実習,演習

教科書・参考文献
【教科書】
「Gaussian プログラムで学ぶ情報化学・計算化学実験」堀憲次・山本豪紀著　丸善株式会社
【参考書】
「計算化学実験」堀憲次・山崎鈴子著　丸善株式会社
「すぐできる量子化学計算ビギナーズマニュアル」平尾公彦・武次徹也著　講談社サイエンティフィク
「第５版実験化学講座12　計算化学」丸善株式会社
　など

評価方法・評価割合
小論文（レポート）=４０％,出席=３０％,実習成果=３０％

主題と目標
量子化学の基礎的理解(例えば「構造物理化学」の履修)を前提とする。分子軌道計算の応用例を学ぶことにより、有機化学・無機化学・生化学などの幅広い研究分野において、分子軌道法を活用する実践力の基礎を養い、学術研究論文を読んだときに、計算の内容を理解できるだけの知識の修得を目標とする。講義と実習の比率は４対６程度。

授業計画
＜授業内容＞
　量子化学計算プログラム（Gaussian03）による量子化学計算実習を行なう。
　具体的な実習内容は以下の通り。

　１．安定分子構造の探索法（分子構造最適化）
　２．IR/Raman スペクトルの計算（振動数解析）
　３．電子スペクトルの計算（励起状態解析）
　４．量子化学計算による化学反応の解析
4-1　SN2 反応の解析（遷移状態の求め方と固有反応座標解析）
4-2　Diels-Alder 反応の解析（フロンティア軌道理論と置換基効果）
　５．電子相関を考慮したより高精度な計算方法と適切な基底関数の選択方法
　６．その他，応用的課題（溶媒効果，遷移金属を含む系の取り扱いなど）

＜成績評価＞
　実習を含むので、出席を重視する。出席および実習への取り組みに対して6割、レポート(１－２回)に対して4割の比率で総合的に評価する。

学生へのメッセージ
＜メッセージ＞
　近年の分子理論の発展，それに伴うコンピュータの高速化・並列化技術の向上，プログラム整備により，量子化学計算は一つの化学実験解析ツールとしての地位を築きつつあります。量子化学の概念を理解し，計算テクニックを定着させるには，その理論的背景の理解が不可欠です。本講義では、授業冒頭に，当日の実習する現代量子化学計算の方法・理論背景を説明し，皆さんに実際に量子化学計算を実践してもらいます。最初の5－10分が重要なので，遅れないこと。授業時間に集中して実習に取り組み，分からない部分は，積極的に質問して下さい。質問は随時受け付けます。FAQ については，http://homepage.mac.com/qc_forest/index.html にて回答を公開予定。