| 研究領域 | 動的エキシトンの学理構築と機能開拓 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05839
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 名古屋大学 (2024)
京都大学 (2020-2023) |
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研究代表者 |
東 雅大 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (20611479)
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| 研究分担者 |
杉山 佳奈美 京都大学, 工学研究科, 助教 (70974377)
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| 研究期間 (年度) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
58,890千円 (直接経費: 45,300千円、間接経費: 13,590千円)
2024年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2023年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2022年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2021年度: 23,530千円 (直接経費: 18,100千円、間接経費: 5,430千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 動的エキシトン / ドナー・アクセプター相互作用 / 量子化学計算 / 分子動力学シミュレーション / スピン軌道相互作用 / 溶媒効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、独自の高精度理論解析手法を発展させて動的エキシトンの理論を確立する。これまでのドナー・アクセプター相互作用に関する数多くの理論研究では、定量的に実験結果を再現できたものはほとんど存在しなかった。そこで、独自に開発してきた量子化学計算と分子動力学シミュレーションを効率的に結び付ける高精度解析手法に相対論効果を導入し、動的エキシトンも高精度解析が可能な量子化学反応ダイナミクス計算法を構築して、動的なドナー・アクセプター相互作用による機能発現機構を理論的に解明する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、独自の高精度理論解析手法を発展させて動的エキシトンの理論を確立し、動的なドナー・アクセプター相互作用による機能発現機構を理論的に解明することを目的とする。本年度は、昨年度に引き続き、A01今堀、A02山方らと協力して非フラーレン型アクセプター分子であるTACICとITICの薄膜状態での励起状態を分子動力学シミュレーションと量子化学計算により解析した。その結果、V字型に重なり合ったスタック構造は、直線状に重なり合ったスタック構造よりも高エネルギーを吸収しやすく、電荷分離が起きやすいことを明らかにした。また、A01今堀、A02山方らと協力して、MoS2ナノシートと共有結合したピレンの励起状態を量子化学計算と液体の積分方程式理論を用いて解析した。溶媒の極性が強くなると発光スペクトルが赤方偏移するのは、ピレンのLUMOがMoS2の空軌道と混じり合うことで電荷移動遷移が起きているためであることを明らかにした。また、A03三ツ沼らが開発したケトンをアルキル化するハイブリッド触媒系におけるチタン触媒の役割を量子化学計算により解析した。考えられる反応経路を全て検討した結果、チタン触媒とケトンが複合体を生成した後に、水素引き抜き触媒により生成したラジカルがカルボニル基の炭素を攻撃してアルキル化することを明らかにした。さらに、A01秋山らが開発した全フッ素化キュバンの励起状態を量子化学計算により解析し、吸収スペクトルで禁制遷移が弱い吸収となって現れるのは、振電相互作用により対称性が破れるためと明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、主に非フラーレン型の薄膜状態での励起状態の解析を進め、いくつかの新たな知見を得た。領域内の共同研究も積極的に進め、いくつか論文も出版した。以上より研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度も引き続き、動的なドナー・アクセプター相互作用による機能発現機構の解析を進める。今後は特に、一重項励起状態から三重項励起状態に項間交差が起きる過程に着目して解析を進める予定である。さらに、これまで進めてきた量子化学反応ダイナミクス計算法の構築も進め、本研究費で雇用している特定助教と協力して理論モデルの改良も行う。また、計画班や公募班との領域内連携研究を今後も積極的に進め、理論化学・計算化学の面から領域の推進に貢献する。
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