2020 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical Study on Quantum Dynamics of Open-Shell Molecular Systems with Various Artchitectures
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20K21173
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中野 雅由 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80252568)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | エキシトン / 開殻性 / 分子集合系 / ダイナミクス / 幾何構造 / コヒーレンシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、弱開殻性をもつペンタセンからなる環状集合系のSFダイナミクス（SFレートや相関三重項対（TT)収率）の構造依存性について検討を行った。まず、J型およびH型リング状会合体（N-mer）モデルにおけるSFでは、J型会合体モデルのSFレートはNの増加に伴い単調に減少するが、H型会合体モデルのSFレートはNのパリティに応じて異なる変動挙動を示し、H型5量体モデルでは最大のSFレートを示すことがわかった。これらの特徴は、断熱状態間の相対緩和因子の解析と、環状の集合体モデルの点群対称性によって説明されることがわかった。これらの結果から、J型とH型の中間領域のモノマ－配置をもつ環の反転に対して鏡映対称を破るslip-stack型環状集合系についてより大きなSFレートの増大が期待されることから、そのモデルを構築し、回転角依存性とサイズ依存性について検討した。8量体では、SF速度は、α = 20-30°の範囲に速度のピークを生じ、その後SF速度が減少して低SF速度・高TT収率の領域を経て、35°から急激な上昇に転じる傾向を示した。これらの傾向は、Frenkel励起子状態(FE)、電荷移動状態(CT)、相関三重項状態(TT)の間の電子カップリングの傾向、及び断熱状態のエネルギーや電子構造により説明が可能であることがわかった。現在、結果を整理し、論文を執筆中である。また、SFダイナミクスの非対角密度行列のコヒーレンシーの影響を調べるために、外部振動電場を印加するSFダイナミクスのシミュレーションプログラムの作成も行った。次年度より、外部振動電場がSFダイナミクスに及ぼす効果の検討を始める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
幾何構造がSFダイナミクスに及ぼす効果については、環状集合系において、環の反転に対して鏡映対称性をもつか否かによる各断熱状態の成分の違いを解析的に明らかにし、それに基づく相対緩和因子の違いからSFダイナミクスに与える幾何構造の効果の解明に成功した。これは幾何構造の対称性がSFに与える効果についての初めての研究であり、当初の計画以上に進展している。また、非対角密度行列のSFダイナミクスに与える効果の検討のための振動電場印加のプログラムの整備も予定通り進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で提案された環状集合系の対称性とSFダイナミクスの関係に基づき、SFダイナミクスを制御できるさら多様かつ複雑な幾何構造の提案を行う予定である。また、外部振動電場の印加によるSFダイナミクスの変化を解析することで、非対角密度行列のコヒーレンシーがSFダイナミクスに及ぼす影響についても検討する。
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