2018 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study on the excited states and emission mechanisms of molecular crystals
Publicly Offered Research
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
|---|
| Project/Area Number |
18H04496
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
岩佐 豪 北海道大学, 理学研究院, 助教 (80596685)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 励起状態 / 分子間相互作用 / 分子結晶 / CC2 / DFT-D3 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
配位化合物は、金属間相互作用と配位子間の相互作用の兼ね合いによって複数の結晶構造を取り得る。このような系の励起状態を調べようとすると、複数の種類の分子間相互作用を考慮したモデルを踏まえて適切な近似が必要になる。分子間相互作用によって発光量子収率の向上、あるいは場合によって単分子では蛍光を示す分子が凝集することによって燐光を示すようになることも知られている。分子間の相互作用が強く、単なる構造緩和の経路を変えるだけでなく、2分子あるいは数分子間に広がった新たな電子励起状態を形成することもある。このように分子結晶の発光を調べる場合には、分子間相互作用を適切に考慮した励起状態からの緩和経路を調べる必要がある。
本年度は、励起状態プロトン移動を示す亜鉛錯体の励起状態における分子間相互作用の効果、励起状態でのプロトン移動に伴う構造変化を調べた結果を論文にまとめた。また領域内外のメンバーと共同研究を行った。Eu錯体の励起状態をTDDFT計算とPopulation解析の結果を組み合わせて金属-金属、金属-配位子1、金属-配位子2、配位子中心の遷移に分類してエネルギー緩和過程を実験と比較した。ホスフィン保護金クラスターに対しては励起状態からの緩和過程を明らかにした。
一方で、DFT法は汎関数依存性もあり、長距離相関や分子間力などの弱い相互作用の記述に難しさがあるため、必ずしも適切ではない。そこで、高精度量子化学計算手法のMP2法やCC2法を用いて分子間相互作用や励起状態の計算を進めており、現在までに金-アントシアニン錯体の単分子の励起状態は電荷移動状態があり、その波長はDFT法では実験と合わないがCC2計算では実験との良い一致を示す事が分かった。今後は、二量体の励起状態における緩和過程において分子間相互作用が果たす役割について解明を進めて行く予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度に予定していた方法論の整備が順調に進み、さらにCC2法を用いた計算を進めることが出来た。配位化合物の励起状態に関する共同研究も複数始まり、そのうちのいくつかは年度内に論文として発表することが出来た。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は電荷移動状態と金属間および配位子間分子間相互作用のバランスの良い記述法としてCC2法を使った計算を進めていく予定である。ただし、配位化合物単量体の計算に比べて多量体の計算コストが膨大であることも分かってきたので、いくつかの系においてCC2法とDFT-D3法を比較することで計算時間と精度のバランスを保てる方法を検討した上で、分子間相互作用が重要になる配位化合物の励起状態を明らかにしていきたい。
|
-
-
[Journal Article] Structural and Electronic Properties, Isomerization, and NO Dissociation Reactions on Au, Ag, Cu Clusters2019
Author(s)
Yusuke KONDO, Rina TAKAHARA, Hirono MOHRI, Makito TAKAGI, Satoshi MAEDA, Takeshi IWASA, Tetsuya TAKETSUGU
-
Journal Title
Journal of Computer Chemistry-Japan
Volume: 18
Pages: 64-69
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Spiral Eu(III) coordination polymers with circularly polarized luminescence2018
Author(s)
Yasuchika Hasegawa, Yui Miura, Yuichi Kitagawa, Satoshi Wada, Takayuki Nakanishi, Koji Fushimi, Tomohiro Seki, Hajime Ito, Takeshi Iwasa, Tetsuya Taketsugu, Masayuki Gon, Kazuo Tanaka, Yoshiki Chujo, Shingo Hattori, Masanobu Karasawa and Kazuyuki Ishii
-
Journal Title
Chemical Communications
Volume: 54
Pages: 10695-10697
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
