2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development and Applications of Theoretical Molecular Design and Analytical Methods for Science of Pi-Figuration
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
26102015
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
杉本 学 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80284735)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | π造形科学 / 計算化学 / 量子化学 / 理論化学 / 電子状態インフォマティクス / ケモインフォマティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
第一原理電子状態計算を活用して、π電子系分子の構造機能相関に関する解析手法の開発と応用を行った。
解析手法としては、本プロジェクトにて開発した「分子の硬さ・柔らかさを定量的に評価する計算アルゴリズム」を応用して、化学反応のシミュレーションを実施するとともに、硬さ・柔らかさに関する数値データに基づいて従来にない機能を持つπ電子系分子を設計し、その機能を計算科学的に評価した。π電子系分子を固体表面にハイブリッドする分子造形によって、固体表面近傍の格子欠陥の悪影響を低減できることを理論的に示した。
電子機能に関する研究として、昨年度π電子系ホール輸送材料のホール移動度を予測する電子状態インフォマティクス研究を行なった。今年度は用いた記述子の改善に努め、より多くの分子で予測式を導出することができた。類似の手法をπ電子系化合物の中から農薬として働く有効成分を発見する方法や、分子の香りを予測する方法の開発と数値的検証も行った。π電子系化合物を中心とする天然物のデータベースを作成するため、約４万分子の電子状態計算を実施した。
解析としては、本新学術領域内の他の実験研究者と共同研究を行い、彼らが見出したπ電子系分子の構造機能相関を、電子論的立場で解明する研究を行った。具体的には、有機ホウ素化合物の特異な反応性、曲がったπ電子系の構造と電子状態の相関、特異な発光特性を示す高分子材料、に関する計算化学研究を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
π造形科学に貢献する電子状態インフォマティクス手法をさらに拡充するとともに、π電子系材料の機能解析や解析手法の応用による新規物質・新機能の提案ができた。また領域内共同研究も着実に実行し、成果に結びつけることができた、
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| Strategy for Future Research Activity |
本プロジェクトにて開発してきた要素技術を確立し、さらなる拡充を目指すとともに、理論主導の物質開発に必要な電子状態インフォマティクス手法の新規開拓を目指す。また、領域内の共同研究としてこれまで実施してきたプロジェクトをさらに発展させるとともに、それらから得た着想に基づいた分子設計と機能解析も行う。π造形科学の基盤となる理論的概念の体系化にも努めたい。
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