2018 Fiscal Year Research-status Report
溶液内擬縮退系の複雑かつ多数の電子状態を記述する理論手法の開発と応用
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18K05036
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中野 晴之 九州大学, 理学研究院, 教授 (90251363)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 理論化学 / 溶液内擬縮退系 / 多配置電子状態理論 / 相対論的電子状態理論 / 積分方程式理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、溶液内の擬縮退した複雑な電子状態の記述法としての多配置型電子状態理論、および、溶液内あるいは生体内などの環境の効果を有効に取り込み、自由エネルギー面を有効に構築する溶液積分方程式理論の手法をあわせ開発し、溶液内の遷移金属系で、従来の手法では十分に明らかにすることのできない問題に適用することを目的としている。本年度は、方法論の開発として、擬変分法に基づくRISM-SCFおよび3D-RISM-SCFへの状態平均多配置SCF法の導入、および、3D-RISM法における溶媒分子配向を取り込んだ溶媒和自由エネルギー表式の導出と評価、等を行った。また、これまでに開発した手法を基に、(1)トルエン溶液中のペンタセンジケトンの光解離反応の研究、(2)KcsAカリウムイオンチャネルのイオン選択性におけるイオン間相互作用の研究、等を行った。
(1)では、有機電解トランジスターのp型半導体材料として利用されるペンタセンの前駆体6,13-ジヒドロ-6,13-エタノペンタセン-15,16-ジオンのトルエン溶液中での光分解反応について調査した。その結果、2つの可能な反応経路を明らかにした。1つはS1に励起した後、S1/S0の交差点を経由し、S0状態でC-Cα結合が解離するもの、もう1つはS1からT1に項間交差し、T1状態でC-Cα結合が解離するものである。(2)では、KcsAカリウムイオンチャネルのK+イオンへの選択性に対するイオン間相互作用の影響を調査した。K+イオンの最小自由エネルギー経路に沿った、1つのイオンを陽溶媒として移動させた自由エネルギープロファイルは、K+イオンとNa+イオンの聞にエネルギー的な違いは確認されず、一方、陽溶媒として扱うイオンの数を2つすると、K+/K+とNa+/Na+の組み合わせでは、異なる自由エネルギープロファイルを示すことを明らかにした。
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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
多配置型波動関数理論、擬縮退系の相対論的電子状態理論の開発、いずれの項目においても予定した手法の開発を当該年度中に行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度である平成30年度に進めた多配置型波動関数理論、擬縮退系の相対論的電子状態理論の開発をさらに推進するとともに、揺らぎを含む溶液積分方程式理論の開発と光水素発生金属触媒の反応機構、核置換ポルフィリン類縁体の機能と反応の解明に取り組む。
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| Causes of Carryover |
（状況）
計算機（ハイパフォーマンスコンピュータ）の購入について、機種の選定段階でより高性能の計算機が次年度発売されることになり、資金の有効利用のため本年度の購入を見送った。また、参加を予定していた国際学会に参加できなくなり海外旅費の剰余が生じた。
（使用計画）
計算機（ハイパフォーマンスコンピュータ）の購入を行う。また、本年度参加を予定していてとりやめた国際学会で発表することになっていた内容を、次年度開催される学会において発表するため、これに伴う旅費として用いる。
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