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構造に関してアプリオリな量子化学計算モデル

Research Project

Project/Area Number 18J14387
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

吉田 悠一郎  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsエネルギー地形 / 量子化学計算 / 距離幾何学 / 配置空間 / ルテニウム錯体 / 電子状態理論
Outline of Annual Research Achievements

昨年度開発した距離幾何学に基づく分子構造の探索アルゴリズムは,クラスター分子の構造探索では一定の有用性があることが確かめられた.しかし,有機分子や錯体分子では,その高い自由度がかえって効率的な探索を難しくする傾向にあった.
そこで本年度は,錯体分子の化学反応のエネルギー面について,化学反応の少数自由度間の関係性に注目し,その階層構造の理解を目指した.種々のエネルギー面の広域的探索法と量子化学計算を駆使し,ピンサー型ルテニウム錯体における水素発生反応のエネルギー面を探索した.その結果,化学反応のエネルギー面は分子構造のゆらぎに関係する小領域 "superbasin" と,結合の形成および開裂を伴う小領域間の遷移で特徴付けられることを実証した.従来,化学反応は素過程をひと繋ぎにした「エネルギーダイアグラム」の形で理解されることが通例であったが,本研究成果は,従来の考え方の背後にある,新たな物理化学的視点をもたらすものである.この成果は論文投稿中である.
また,昨年度末から,環状ペプチドによるイオンの包接現象のエネルギー面の広域探索を通して,分子内および分子内自由度の変化および溶媒の有無によるエネルギー地形の特徴を調べる研究も実施した.この研究は国際共同研究であり,短期の留学を通じてエネルギー地形理論,広域的探索アルゴリズムに対する理解を深めることが出来た.この成果は投稿準備中である.
本年度は分子構造と電子状態の関係性についても研究を実施した.原子間の相互作用を基に電子状態を記述する量子化学計算モデルを開発した.もっとも簡単な有機分子であるCHやメタンなどに適用したが,結合領域における電子状態の特徴に定性的問題があり,さらなる改良が必要である.

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(英国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(英国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Kinetics Study of Ligand Substitution Reaction on Dinuclear Platinum Complexes: Stochastic Versus Deterministic Approach2019

    • Author(s)
      T. Iioka, S. Takahashi, Y. Yoshida, Y. Matsumura, S. Hiraoka, and H. Sato
    • Journal Title

      Journal of Computational Chemistry

      Volume: 40 Issue: 1 Pages: 281-287

    • DOI

      10.1002/jcc.25588

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theoretical approaches for dynamical ordering of biomolecular systems2018

    • Author(s)
      Okumura Hisashi、Higashi Masahiro、Yoshida Yuichiro、Sato Hirofumi、Akiyama Ryo
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta(BBA) - General Subjects

      Volume: 1862 Issue: 2 Pages: 212-228

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2017.10.001

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Hierarchical Understanding of Water Splitting and H2 Evolution Mechanisms by a Ruthenium(II) Pincer Complex2020

    • Author(s)
      Yuichiro Yoshida, Hayato Yokoi, Hirofumi Sato
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] (sp)電子系の有効CIハミルトニアン2020

    • Author(s)
      吉田悠一郎,井内哲,佐藤啓文
    • Organizer
      凝縮系の理論化学
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Energy landscapes for complexes of a cyclic peptide and an ion2019

    • Author(s)
      吉田悠一郎,David J. Wales
    • Organizer
      第22回理論化学討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical modeling and analysis of supramolecular transition-metal complex MnL2n in solution2018

    • Author(s)
      Yuichiro Yoshida, Satoru Iuchi, Hirofumi Sato
    • Organizer
      The 35th International Conference on Solution Chemistry
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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