非対称金属配位場を有する超分子系の構造・物性・反応に関する理論研究
| Project Area | Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number | 16H06511 |
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
江原 正博 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 計算科学研究センター, 教授 (80260149)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted(Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost : ¥13,800,000、Indirect Cost : ¥4,140,000)
Fiscal Year 2018 : ¥3,770,000 (Direct Cost : ¥2,900,000、Indirect Cost : ¥870,000)
Fiscal Year 2017 : ¥3,770,000 (Direct Cost : ¥2,900,000、Indirect Cost : ¥870,000)
Fiscal Year 2016 : ¥3,770,000 (Direct Cost : ¥2,900,000、Indirect Cost : ¥870,000)
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| Keywords | キラル基礎理論 / 超分子アシンメトリー / 非対称反応場 / 自己組織化 / 金属ナノ粒子 / アシンメトリ反応場 / 超分子キラリティー / キラル反応場 / キラル自己組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、領域の掲げる新しい学理「配位アシンメトリー」創出の一翼を担い、新しい物質科学のための基礎理論を発展させ、実験と協力して超分子系のキラル光物性や不斉触媒反応を研究し、新しい化学概念や指標を提案することを目的としている。領域の班内・班間の共同研究を重視した研究を推進し、最先端の理論開発と応用研究を実施する。H28年度は、実施計画で挙げた各研究課題について下記の研究成果を得た。
(1)大規模複雑電子系のキラル基礎理論の構築では、エキシトンカップリングを用いた金属錯体のCDスペクトルの理論解析を開始した。国際共同研究を実施し、方法論の展開は効率的に進めた。(2)超分子系アシンメトリーおよび反応場の理論解析では、実験と協力し、光誘起オレフィン移動反応を示す金属マクロサイクル構造体(MMF)の理論研究を実施した。固体表面の界面を活用した表面担持金属微粒子(コバルト-アルミナ)や金属原子をドープした表面（単原子触媒）などの不均一系触媒の理論解析・設計を実施した。Ni錯体触媒を用いた環状付加反応の理論研究では、配位子の効果や反応機構の詳細を理論的に明らかにした。さらにコンフォメーションを制御した直鎖シリコン化合物の光吸収や磁気円二色性について、電子相関理論を用いて詳細に研究することに成功した。(3)キラル自己組織化系に関する理論解析では、一次元ハロゲン架橋ナノワイヤーの構造と励起状態に関する理論解析を周期境界DFT計算を用いて研究を進めた。(4)金属ナノ粒子の理論解析では、Au-Pd合金微粒子触媒の凝縮相コロイド触媒について、凝縮相コロイド高分子の吸着、界面ダイナミクスを解析した。界面におけるコロイド高分子のユニットや反応系分子の吸着、活性な水分子の効果、濃度依存性などについて電子状態計算とMDシミュレーションを用いて明らかした。
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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
本研究課題で当初計画していた「配位アシンメトリー」の研究に取り組むための基礎理論の開発を開始することができ、実験と協力しつつ、班内および班間の共同研究を推進することができている。
課題(1)では、国際共同研究を実施し、エキシトンカップリングを用いた金属錯体のCDスペクトルの理論解析を開始することができた。 課題(2)では、班内協力研究を強力に進め、光誘起オレフィン移動反応を示す金属マクロサイクル構造体の反応メカニズムをほぼ解明することに成功した。またコバルト微粒子をアルミナに担持させた不均一系触媒や金属原子をドープした単原子触媒について、その電子状態や触媒活性を明らかにすることができた。さらに比較的大規模な分子系であるコンフォメーションを制御した直鎖シリコン化合物の光吸収や磁気円二色性を電子相関理論を用いて詳細に研究することに成功した。課題(3)では、自己組織化により形成される一次元ハロゲン架橋ナノワイヤーについて、周期境界のDFT計算によって、その集積構造と励起状態の理論解析を進展させることができた。課題(4)では、金属ナノ粒子の理論解析として、Au-Pd合金微粒子触媒の凝縮相コロイド触媒について、凝縮相コロイド高分子の吸着、界面ダイナミクスを解析し、触媒活性のほぼ全容を明らかにすることができた。界面におけるコロイド高分子のユニットや反応系分子の吸着、活性な水分子の効果、濃度依存性などについて電子状態計算とMDシミュレーションを用いて詳細に明らかにすることに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題をさらに進展させ、実験と協力することによって、様々な化学事象に適用するとともに、応用研究からフィードバックして、有用性の高い理論の開発を進める。また、当初計画した研究課題を推進していく。具体的には、課題(1)では、これまでにいくつかの金属錯体について方法の信頼性を確認したが、これまで研究されていない金属錯体に展開していく。課題(2)では、光誘起オレフィン移動反応について、実験と協力して研究を纏め発表する。また不均一系触媒の様々な触媒反応を研究し、界面アシンメトリーを活用した触媒反応に展開する。課題(3)では、一次元ハロゲン架橋ナノワイヤーのより詳細な集積構造の解明とキラリティの解明を行う。課題(4)では、新しい合金触媒の反応機構の研究や表面が修飾された金属微粒子のキラリティについて研究を行う。
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Report
(1results)
Research Products
(20results)
