2019 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、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、等の成果を出版するとともに、方法論の開発として、遷移金属アクア錯体のd-d遷移に対する3D-RISM-SCF法と組み合わせた密度汎関数・波動関数理論の適用性の検討、溶媒環境によって誘起されるタンパク質の大規模な構造変化を記述する理論手法の開発、等を行った。また、これまでに開発した手法を基に、(1)第7周期pブロック元素一水素化物の結合に関する4成分相対論的計算、(2)Cucurbiturilのリガンド結合における水の役割の解明、等を行った。
(1)では、第7周期pブロック元素の一水素化物の結合の性質を明らかにすることを目的とし、4成分の相対論的手法により計算を行った。その結果、スピン軌道相互作用が平衡核間距離に大きな影響を与え、さらに電子相関との複合効果があることを明らにした。(2)では、環状化合物であり、内部に空洞を持つことから有機分子の包接化合物としてドラックデリバリーなどに利用されているCucurbituril(CB)について、3D-RISM理論を用いて、その分子認識過程を解析した。その結果、CBの分子認識の駆動力は、CBとリガンドの直接的な相互作用エネルギーであることを示した。
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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
溶液内擬縮退系の電子状態理論、溶質分子の構造揺らぎ・電子状態変化に対する溶媒緩和の理論、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 |
これまで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 |
（理由）計算機関連物品の機種の進歩により高性能化し、安価な製品で十分な性能が得られることとなったこと、および、新型コロナウイルスの影響により当初参加予定だった国際学会が中止になったことによる。
（使用計画）電子状態計算、積分方程式理論計算に使用する計算機を高度化するための物品を購入する。また、新たに開催が決定したため当初計画に参加の予定がなかった国際学会で成果を発表するために使用する。
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