2013 Fiscal Year Annual Research Report
強相関系の為の量子古典ハイブリッド法の開発と生体酵素活性中心への応用
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23550016
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山中 秀介 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10324865)
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| Keywords | 光合成光化学系II / 密度汎関数理論 / 磁性状態 / QM/MM境界問題 / 結合次数の線形応答関数解析 |
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| Research Abstract |
本年度はまとめの年であるので光化学系II(PS II)の応用研究の総括的な研究を行うとともに、平行して一般化スピン軌道(GSO)密度汎関数理論(DFT)によるMnクラスターの磁性と構造相関の研究そして線形応答関数解析に基づくQM/MM境界問題へのアプローチの磁性・および結合次数揺らぎへの拡張を行った。PS IIに関しては、(1-i)通常のDFT汎関数B3LYPを用いた水分解反応中心マンガン系の電子構造および構造最適化計算による反応機構の推定・提案、(1-ii)磁性をプローブとするマンガンクラスターの酸化数や構造などを検出する為の、マンガン複核錯体の磁気的相互作用および超微細構造定数(A値)の評価の為のDFT汎関数の選定・開発を行ってきた。一方、(ii-1)GSO-DFTによるマンガンクラスターの磁性と構造相関の研究としてはファンマン静電定理に基づき高スピン状態最適化の後にGSO-DFTの最安定スピン構造の研究を行い既存の最安定スピン状態と異なるノンコリニア磁性状態を指摘した。また(ii-2)線形応答関数解析に基づくQM/MM境界条件探索を磁性がある場合のスピン密度揺らぎへの拡張、および結合次数揺らぎへの拡張を行い境界設定アプローチとして完成させた。無論PSIIの反応機構は以前確定しておらず(1-i)の本研究期間中に行ったPS IIの反応機構の正誤が判明するのは何年も先になると思われるが、(1-ii)のマンガン錯体用の汎関数の選定開発や(ii-1),(ii-2)で開発した方法論は、世界的に見ても新しい成果であると言える。
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Research Products
(11 results)
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[Journal Article] The Nature of Chemical Bonds of the CaMn4O5 Cluster in Oxygen Evolving Complex of Photosystem II: Jahn-Teller Distortion and Its Suppression by Ca Doping in Cubane Structures2013
Author(s)
K. Yamaguchi, S. Yamanaka, H. Isobe, T. Saito, K. Kanda, Y. Umena, K. Kawakami, J.-R. Shen, N. Kamiya, M. Okumura, H. Nakamura, M. Shoji, Y. Yoshioka
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Journal Title
International Journal of Quantum Chemistry
Volume: 113
Pages: 453–473
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Full Geometry Optimizations of the Mixed-Valence CaMn4O4X(H2O) 4 (X=OH or O) Cluster in OEC of PS II: Degree of Symmetry Breaking of the Labile Mn-X-Mn Bond Revealed by Several Hybrid DFT Calculations2013
Author(s)
K. Yamaguchi, H. Isobe, S. Yamanaka, T. Saito, K. Kanda, M. Shoji, Y. Umena, K. Kawakami, J.-R.. Shen, N. Kamiya, M. Okumura
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Journal Title
International Journal of Quantum Chemistry
Volume: 113
Pages: 525–541
DOI
Peer Reviewed
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