2017 Fiscal Year Research-status Report

揺らぎ制御可能な自己組織化超分子系の探索とその制御メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	17K05025
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	佐藤信一郎北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10262601)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2022-03-31
Keywords	自己組織化 / ポルフィリン / 二量体 / 混合溶液 / 分子動力学計算 / TDDFT計算
Outline of Annual Research Achievements	予算申請書の29年度計画に掲げた「二種類のFC-SASM系(PAM/CD/Spacer系, Por-COOR系)における光吸収線幅や励起子分裂幅等の光学特性変化、すなわち電子運動の変化が、核運動の揺らぎによる変化であることをMDおよびQM計算により直接的に明らかにする」の中で、（１）Por-COORダイマーの水エタノール混合溶液の分子動力学計算の再現性のチェックをおこない、十分な再現性があることを確認した。（２）分子動力学計算で得られた熱力学的安定構造について、QM法の一種であるTDDFT法および双極子ー双極子近似法を用いて可視吸収スペクトルにみられる励起子分裂の大きさについて検討をおこなった。その結果、TDDFT法でも双極子近似でもともに分裂幅については実験と計算でよい一致がみられたが、振動子強度については実験と計算結果が大きくずれた。この振動子強度のずれの原因については更に検討する予定である。（３）ダイマー分子を中心として、水エタノールの混合比率の濃度勾配があることを発見し、その濃度勾配に、Por-COOHとPor-COORで差があることを見出した。二量体近傍でのエタノール比率の違いが、二量体構造の安定性に影響を与えていると考えられる。（４）以上の結果を国際学会（24th international SPACC Symposium, New Zealand）および国内学会（分子シミュレーション討論会、金沢、日本化学会北海道支部冬季大会、札幌）で報告した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ポルフィリン二量体の励起子分裂幅については当初の予想通り、MD計算で得られた熱力学的安定構造はは実験結果をよく再現した。しかし、分裂したピーク間の振動式強度の比がまだうまく再現出来ていない。再現しない理由については、ポルフィリンに特有な縮退しお互いに直交する電子構造によるものか、もしくはシミュレーションで得られた二量体の安定構造にまだ問題があるのか不明である。
Strategy for Future Research Activity	二量体についての振動子強度のずれについて検討するとともに、3量体、4量体などの多量体構造の熱力学的安定性について検討をおこなっていく。
Causes of Carryover	4,546円と少額の残でしたので、次年度使用に回しました。