2003 Fiscal Year Annual Research Report
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15076212
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| Research Institution | Okazaki National Research Institutes |
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Principal Investigator |
平田 文男 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (90218785)
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| Keywords | RISM理論 / 部分モル体積 / 部分モル圧縮率 / 電子移動反応 / 再配置エネルギー / N,N-deimethylaniline / 回転緩和 / 圧力効果 |
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| Research Abstract |
蛋白質や核酸などのいわゆる生体分子の最大の特徴は「水」という環境の中で様々な「化学反応」に関与していることにある。生体分子が有機的な相関をもって行う反応の連鎖こそが「生命活動」の源泉である。本研究は分子性液体の統計力学に基づき、水溶液中における生体分子の構造安定性と化学過程を分子レベルで記述するための理論的方法論の構築を目的とする。本研究は以下の三つの課題に沿って研究を遂行し下記の成果を得た。
1.分子内自由度をもつ溶質の部分モル容積および部分モル圧縮率の理論
本研究では分子内自由度をもつ溶質の部分モル容積(PMV)および部分モル圧縮率(PMC)を取り扱う一般的な統計力学理論を提案すると同時に、これをRISM理論と結合して、水中のブタンの異性化反応に関するモデル計算を行った。その結果、下記の諸点を明らかにした。(1)平衡系のPMVは個々の異性体のPMVの統計平均で表現される。(2)平衡系のPMCは個々の異性体のPMCの統計平均と構造変化(反応)座標に沿ったPMCの平均自乗揺らぎの和で表現できる。[J. Chem. Phys.,119,5623(2003)に既報]
2.溶液内有機化合物のイオン過程に伴う電子構造と溶媒の再配置
Koboriらは電子スピン共鳴の結合定数(J)を解析することによって溶媒の再配置エネルギーを決定する実験的方法を提案し、N,N-deimethylaniline(DMA)を始めとするいくつかの溶質の電子移動反応に伴う溶媒の再配置エネルギーを様々な溶媒中で決定している。本研究ではRISM-SCF理論とRISM-TC(Thermodynamic Cycle)法を組み合わせた新しい方法によりアセトニトリル中のDMAのイオン化過程に伴う溶媒の再配置エネルギーおよび電子構造の変化を求め、それらの間の相関について考察を行った。[J. Chem. Phys.,119,2753(2003)に既報〕
3.水中の溶質の回転緩和に対する圧力効果
溶液内の一個の溶質分子のダイナミクスは溶液内化学反応ダイナミクスを定式化する上で重要なステップとなる。本研究ではそのような定式化への第一ステップとして、RISM理論とモード結合理論を組み合わせた方法により、溶液内の一個の溶質の回転ダイナミクスを記述する理論を定式化し、その理論により水中におけるアセトニトリルおよびメタノールの回転緩和速度に対する圧力効果を解析した。[J. Mol. Liq.に投稿中]
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[Publications] Sumi, T., Hirata, F.: "A density-functional theory for polymer liquids based on interaction site model"J.Chem.Phys.. 118. 2431-2442 (2003)
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[Publications] Nishiyama, K., Hirata, F., Okada, T.: "Solute-structure dependence of solvation dynamics studied by reference interaction-site model theory"J.Chem.Phys.. 118. 2279-2285 (2003)
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[Publications] Yamaguchi, T., Chong, S-H., Hirata, F.: "Dielectric relaxation spectrum of water studied by the site-site generalized Langevin / modified mode-coupling theory"Mol.Phys.. 101. 1211-1220 (2003)
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[Publications] Yamaguchi, T., Chong, S-H., Hirata, F.: "Theoretical study on the molecular motion of liquid water under high pressure"J.Chem.Phys.. 119. 1021-1034 (2003)
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[Publications] Imai, T., Hirata, F.: "Partial Molar Volume and Compressibility of a Molecule with Internal Degress of Freedom"J.Chem.Phys.. 119. 5623-5631 (2003)
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[Publications] Sato, H., Kobori, Y., Tero-Kubota, S., Hirata, F.: "Theoretical Study on Electronic and Solvent Reorganization Associated with a charging process of organic compounds : I. Molecular and atomic level description of solvent reorganization"J.Chem.Phys.. 119. 2753-2760 (2003)
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[Publications] Omelyan, I., Kovalenko, A., Hirata, F.: "Compressibility of tert-butyl alcohol - water mixture : the RISM theory"J.Theo.Comp.Chem.. 2. 193-203 (2003)
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[Publications] Sethia, A., Bittner, E.R., Hirata, F.: "Interplay between the repulsive and attractive interaction and the spacial dimesionality of an excess electron in a simple fluid"J.Theor.Comp.Chem.. 2. 129-138 (2003)
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[Publications] Tanimura, A., Kovalenko, A., Hirata, F.: "Molecular theory of an electrochemical double layer in a nanoporous carbon supercapacitor"Chem.Phys.Lett.. 378. 638-646 (2003)
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[Publications] Yamazaki, T., Sato, H., Hirata, F.: "A quantum solute-solvent interaction using spectral representation technique applied to the electronic structure theory in solution"J.Chem.Phys.. 119. 6663-6670 (2003)
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[Publications] Hirata, F.: "Molecular Theory of Solvation"Kluwer Academic Publishers. 358 (2003)
