| Project/Area Number |
21915007
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
化学
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| Research Institution | Kinjo University |
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Principal Investigator |
杉森 公一 Kinjo University, コンピュータネットワーク管理センター, 研究員
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| Project Period (FY) |
2009
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2009)
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| Budget Amount *help |
¥590,000 (Direct Cost: ¥590,000)
Fiscal Year 2009: ¥590,000 (Direct Cost: ¥590,000)
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| Keywords | 同位体効果 / NMR化学シフト / 量子化学計算 |
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| Research Abstract |
重水素置換に代表される同位体効果は、すべての分子物性に、核-電子相関の効果による分子構造の変化を通じて影響する。本研究では核-電子相関の考慮による分子構造と分子物性の再評価を目的とし、核磁気共鳴(NMR)化学シフトの変化に着目して理論的研究を行う。この目的の下で、二原子分子とその重水素置換体の分子構造・NMR化学シフトの再評価を行なった。従来法では平衡構造として得られる分子構造であるが、核-電子間相関の考慮によって原子核波動関数の揺らぎをもって再評価されるため、原子核の位置は期待値(平均値)として求められる。1,断熱ポテンシャルの代わりに分子の解離を表すのに適切な近似であるMorseポテンシャルを用い、解析的な核振動波動関数の期待値から平均分子構造を求める。2,求めた平均分子構造からGIAO法によってNMR化学シフトを計算し、同位体間の化学シフト変化(同位体シフト)を求める。3,ボルツマン分布に従い、有限温度における平均分子構造と同位体シフトを再評価する。本研究で用いた二原子分子の非調和振動を考慮する簡易法は、一般に用いられる分子軌道理論または密度汎関数理論との組合せで計算可能であり、既存の核-電子相関を考慮する理論計算に比べ低コストである。得られた平均構造結果は重水素置換体X-D結合長が元のX-H結合長より0.4-0.5%短く、平均物性値である遮蔽定数は50ppb-4ppm偏位した。これらの結果は他手法と比較しても妥当なものであり、ppm-ppb単位で表れるNMR同位体物性の予測にも有用であることが明らかになった。
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