ジョエル・ボウマン

ジョエル・マーク・ボウマンはアメリカの物理化学者、教育者。エモリー大学の名誉サミュエル・キャンドラー・ドブス理論化学教授。^[1]

ボウマンは幼少期をマサチューセッツ州ボストンで過ごし、ドーチェスターの学校に通い、その後ブルックラインに移った。最初はマサチューセッツ大学アマースト校に通い、その後カリフォルニア大学バークレー校に編入し、1969年に学士号を取得した。大学院はカリフォルニア工科大学に進み、ミネソタ大学へ進学するドナルド・トゥルーラーから、アーロン・クッパーマンを指導教員に選ぶよう勧められた。1974年に博士号を取得し、シカゴのイリノイ工科大学でキャリアを開始し、アルゴンヌ国立研究所でアル・ワグナーと共同研究を始めた。 1978年から1991年までアルゴンヌ国立研究所の教授を務めた。1982年から1983年にかけてシカゴ大学のジェームズ・フランク研究所で長期休暇を取り、1984年にはベル研究所のコンサルタントとして働いた。1986年にエモリー大学に移り、現在に至るまでそこでキャリアを積んでいる。^[2]

ボウマンの研究対象は化学反応性の基礎理論である。^{[1]彼は多原子分子とクラスターの}ポテンシャルエネルギー面のシミュレーションにおける貢献でよく知られている。彼の順列不変多項式法を用いて、分子とクラスターの約50のポテンシャルエネルギー面がシミュレーションされている。^[3]

反応性および非反応性システムのポテンシャルエネルギー面 (PES) をシミュレートすることは、理論化学および計算化学において幅広い用途があります。グローバル PES、つまり広範囲の核座標にまたがる面の開発は、分子動力学、モンテカルロシミュレーション、量子反応散乱計算などの特定のアプリケーションに特に必要です。

理論化学者は、すべての核間距離を利用するのではなく、内部座標のセットを使用して PES の解析方程式をよく使用します。4 つ以上の原子を含むシステムの場合、核間距離の数は、方程式 3 N −6 ( N個の原子を持つ非線形分子の 3 次元空間での自由度を表す) から外れます。^{[4] [5]一例として、コリンズと彼のチームは、3} N −6 内部座標の異なるセットを使用する方法を開発し、それを H ⁺ CH ₄反応の解析に適用しました。彼らは、H 原子の順列のデータを複製することによって、順列対称性に対処しました。^[6]このアプローチとは対照的に、PIP 法では、線形最小二乗法を使用して、反応性システムと非反応性システムの両方の何万もの電子エネルギーを数学的に正確に一致させます。

一般に、ポテンシャルエネルギー面を実験データや電子構造理論データにフィッティングする際に使用される関数は、座標の選択に基づいています。選択される座標のほとんどは、結合伸縮、原子価角と二面角、またはヤコビ座標や多球座標などの他の曲線座標です。^[要出典]これらの選択にはそれぞれ利点があります。^{[3] PIP アプローチでは、N(N − 1)/2 の核間距離が使用されます。この変数の数は、N = 3、4 の場合 3N −6 (または}二原子分子の場合は 3N − 5 = 1) に等しく、N ≥ 5 の場合は異なります。したがって、N = 5 は、座標の選択に影響を与える重要な境界です。この変数セットを使用する利点は、原子のすべての順列に対して本質的に閉じていることです。これは、原子が順列される順序に関係なく、結果の変数セットは変更されないことを意味します。しかし、主な焦点は同一の原子を含む順列に関係しており、PESはそのような変換に対して不変でなければならない。^[3]

形式のモース変数（ここでは原子間の距離、は範囲パラメータ）を利用するPIPは、高次元PESを数学的に特徴付ける方法を提供します。モース変数の範囲パラメータを固定することにより、さまざまな構造配置でのシステムの計算された電子エネルギーの線形最小二乗フィッティングを通じてPESを決定できます。すべての核間距離の形式であろうと、モース変数のような変換された変数であろうと、順列不変のフィッティング基底を採用することで、分子とクラスターの正確なフィッティングの達成が容易になります。^[7]${\displaystyle y_{ij}=exp(-r_{ij}/a)}$${\displaystyle r_{ij}}$${\displaystyle i}$${\displaystyle j}$${\displaystyle a}$

ボーマンは600以上の出版物の著者または共著者である。彼は国際量子分子科学アカデミーの選出会員である。彼は分子衝突動力学会議で与えられる最高賞であるハーシュバッハメダルを受賞した。 ^{[8] [9]}彼は中国化学会の名誉会員であり^{[要出典] 、}アメリカ物理学会^[10]およびアメリカ科学振興協会の選出会員である。^[1] 2013年には、彼を称えてJournal of Physical Chemistry Aの記念号が出版された。^[11]

• ボウマン、JM (2000)、「プラトン分子を超えて（招待された「視点」）」、サイエンス、290（5492）：724–725、doi：10.1126/science.290.5492.724、PMID  11184203、S2CID  93762491。
• Townsend, D.; Lahankar, SA; Lee, SK; Chambreau, SD; Suits, AG; Zhang, X.; Rheinecker, J.; Harding, LB; Bowman, JM (2004)、「放浪する原子：ホルムアルデヒド分解における反応経路からの逸脱」、Science、306 (5699): 1158–61、Bibcode :2004Sci...306.1158T、doi :10.1126/science.11​​04386、PMID  15498970、S2CID  31464376。
• Huang, X.; McCoy, AB; Bowman, JM; Johnson, LM; Savage, C.; Dong, F.; Nesbitt, DJ (2006)、「CH5+ の赤外線スペクトルの量子分解」、Science、311 (5757): 60–3、Bibcode :2006Sci...311...60H、doi :10.1126/science.11​​21166、PMID  16400143、S2CID  26158108。
• Yin, HM; Kable, SH; Zhang, X.; Bowman, JM (2006)、「2 つの電子状態からのH _{2 CO 光解離のシグネチャ」、} Science、311 (5766): 1443–6、Bibcode :2006Sci...311.1443Y、doi :10.1126/science.11​​23397、PMID  16527976、S2CID  37885013。
• 分子の振動ダイナミクス、World Scientific Publishing、2022年。

• エモリー大学のボウマンのホームページ