Design of super-degenerate substances and elucidation of their excition dynamics

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14587
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Haruta Naoki 京都大学, 福井謙一記念研究センター, 特定助教 (90784009)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: クラスター / 電子共役 / 混成軌道 / ガラス / 発光

Outline of Final Research Achievements

We have succeeded in extending the systematic prediction method for polyatomic clusters. Since the conventional shell model assumes that the cluster is virtually spherical, the stability of each structure cannot be discussed. We have so far constructed a symmetry-adapted orbital model that efficiently searches for stable clusters based on orbital splitting and level shift for each cluster shape. In addition, by introducing the concept of electronic conjugation that spreads between clusters, we here introduced a new methodology to generate stable clusters of large size systematically. We also found that clusters which are luminescent units are embedded in luminescent Ag-doped inorganic glasses and luminescent Sn-doped inorganic glasses.

Free Research Field

理論化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回見出したクラスター間に広がる電子共役の概念は、従来の有機化学で確立されている炭素骨格の理解の仕方がそのままクラスターにも応用できることを示唆しており、クラスター科学の新たな基本原理となると考えられる。これは、クラスターをビルディングブロックとする新たな高次材料を創製する上で重要な成果といえる。また、ガラス中に基本単位クラスターを見出したことについても、ガラスという無秩序にも見える構造が実はクラスターの集合体とみなせる可能性があることを示唆しており、ガラス材料科学の発展に大きく寄与するものと考えられる。