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ケンブリッジ構造データベースを標準とする分子間相互作用

研究課題

研究課題/領域番号 10304052
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 有機化学
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

大澤 映二  豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (40001763)

研究分担者 栗田 典之  豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (40283501)
後藤 仁志  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60282042)
小澤 理樹  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30293757)
スラニナ ゼネック  豊橋技術科学大学, 大学院工学研究科, 教授 (10283508)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
2000年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
1999年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
キーワード結晶構造 / エネルギー関数 / 確立密度反転法 / CSD / 構造パラメータ確率分布 / O-H...O水素結合 / リッピンコット-シュレーダー関数 / 構造フラグメント法 / 結晶構造からエネルギー関数 / データベース / 分子間相互作用ポテンシャル / 構造パラメーチー確率分布 / O-H…O水素結合 / C-H…パイ相互作用 / C-C結合長平衡値 / ケンブリッジ構造データベース / 水素結合 / 遺伝子アルゴリズム / 分子力学法 / 静電ポテンシャル / Lippincott関数 / 結晶充てん計算 / 結晶力場 / 分子力学計算 / 固体物質予測 / パラメータ最適化
研究概要

分子間相互作用の本性および記述に関する研究は、分子生物学の根本課題「たんぱく質、糖質、DNAが関与する生体化学反応に関する分子レベルにおける理解」に資するために、有機分子結晶のケンブリッジ構造データベース(CSD)を用いて、ポテンシャル関数形およびパラメータの非経験的導出を試みた。研究の展開と結果を時系列的且つ段階的に述べる。
(1)方法論の予備検討。本研究が拠って立つ手法は確立密度反転法で、これによってデータベースから得られる特定構造要素の出現頻度を相対エネルギーに変換して、相互作用ポテンシャル関数表現に結びつける。この方法論のテストを行うために、これまで最も困難とされた水素結合をモデルケースとし、その中でもデータ数の多いC=O...HO型に限定した。用いたCSDは5.16版、収録結晶構造数は19万件である。このうちから631個の良質な関連構造フラグメントを抽出し、データ解析アルゴリズムの創出、適切な構造変数の選択および関数形の探索を行った。結合伸縮、面内および面外変角の3振動モードに対応した3次元構造表現を採用し、適当な内部座標を選んだ。
(2)水素結合関数の決定。約10種類の既知関数に対して適合性をチェックし、結合伸縮モードに関してはLippincott-Schroder関数に独特の改良を加えたものが最も高いパーフオマンスを示した。面外変角はガウス関数、面内は2個のガウス関数の一次結合とした。
(3)エネルギー表面の構築。このようにして決定した関数郡は、カルボニル酸素の非結合電子対の方向に浅く広いエネルギー極小領域をもつ、従来の常識と一致するエネルギー表面を与えた。
このようにして本研究課題は最初の関門を無事に通過した。以後は他の既知分子間相互作用タイプに応じて同じ手法でポテンシャル関数およびパラメータを決定することができる。

報告書

(4件)
  • 2001 研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (41件)

  • [文献書誌] Z.Slanina: "Relative stabilities of the C92 IPR isomers"J. Mol. Model.. 6. 312-317 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] V.Y.Davidov: "Storage of hydrogen in chemisorbed state in aromatic compounds and fullerene C60 complexes with platinum"Int. Sci. J. Alt. Ener. Ecol.. 1. 182-183 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Uhlik: "Thermodynamic properties of He@C60"Fullerene Sci. Technol.. 8. 453-460 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Jehlika: "Fullerenes in solid bitumens from pillow lavas of pre-cambrian age (Mitov, Bohemian Massif)"Fullerene Sci. Technol.. 8. 449-452 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.H.Lee: "Structures and energetics of regioisomers of C60 dimer and trimers"J.Phys.Chem.. 104. 7038-7042 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Z.Slanina: "Computational modeling of the elemental catalysis in the Stone-Wales Fullerene Rearrangements"J.Organomet.Chem.. 599. 57-61 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Osawa(Ed.): "Perspectives on Fullerene Nanotechnology"Kluwer Academic Publishers. 367 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Davydov, V. Ya. ; Sheppard, N. ; Osawa, E.: "An Infrared Spectroscopic Study of the Hydrogenation and Dehydrogenation of the Complexes of Aromatic Compounds and of Fullerene C_<60> with Silica-Supported Platinum"J. Catalysis. 211. 42-52 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shames, A.I. ; Panich, A.M. ; Kempinski, W. ; Alexenskii, A.E. ; Baidakova, M.V. ; Dideikin, A.T. : Osipov, V.Yu. ; Siklitski, V.I. ; Osawa, E. ; Ozawa, M. ; Vul, A.Ya: "Defects and Impurities in Nanodiamonds : EPR, NMR and TEM Study"J. Phys. Chem. Solids. 63. 1993-2001 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ozawa, M. ; Goto, H. ; Kusunoki, M. ; Osawa, E.: "Continuously Growing Spiral Carbon Nanoparticles as the Intermediates in the Formation of Fullerenes and Nano-onions"J. Phys. Chem. B. 106[29]. 7135-7138 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Slanina, Z. ; Iida, S. ; Zhao, X. ; Chiang, L.Y. ; Adamowicz, L. ; Osawa, E.: "Computations of Hexa-nitrated and Hexa-anilinated Fullerenes"Synth. Metals. 121. 1101-1102 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Uhlik, F. ; Slanina, Z. ; Osawa, E.: "C78 IPR Fullerenes : Computed B3LYP/6-31G^*//HF/3-21G Temperature-dependent Relative Concentrations"Eur. Phys. J.D.. 16. 349-352 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Slanina, Z. ; Uhlik, F. ; Lee, S.-L. ; Osawa, E.: "Geometrical and Thermodynamic Approaches to the Relative Stabilities of Fullerene Isomers"MATCH. 44. 335-348 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Braun T. ; Osawa, E. ; Detre, C. ; Toth, I.: "On some analytical aspects of the determination of fullerenes in samples from the permian/triassic boundary layers"Chem. Phys. Lett.. 348. 361-362 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Lee, K.H. ; Park., S.S. ; Suh, Y.S. ; Yamabe, T. ; Osawa, E. ; Luethi, H.P. ; Gutta, P. ; Lee, C.: "Similarity and Difference of (C_<60>)_2^<2-> of (C_<59>N)_2 Conformers"J. Am. Chem. Soc.. 123. 11085-11086 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Slanina, Z. ; Zhao, X. ; Deota, P. ; Osawa, E.: "Relative Stabilities of the C_<92> IPR Isomers"J. Mol. Model.. 6. 312-317 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Zhao, X. ; Slanina, Z. ; Ozawa, M. ; Osawa, E. ; Deota, P. ; Tanabe, K.: "C_<32> : Computations of the Low-Energy Cages with Four-Membered Rings"Fullerene Sci. Technol.. 8[6]. 595-613 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Z.Slanina ほか3名: "Computations of IPR Isomers of C_<88> and C_<90>"nanostruct.mater.. (印刷中). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Z.Slanina ほか4名: "Computations of Metal-covered C_<60> and C_<70>"Comput.mater.Sci.. 18. 308-314 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Z.Slanina ほか3名: "Enthalpy-Entropy Interplay for C_<36> lages : B3LYP/6-3LG^*Calculations"J.Chem.Phys.. 113・12. 4933-4937 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] F.Uhlik ほか2名: "Thermodynamic Properties of He@C_<60>"Fullerene Sci.Technol.. 8・445. 351-367 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Z.Slanina ほか3名: "A Computational Treatment of 35 IPR Isomer of C_<88>"Fullerene Sci.Technol.. 8・445. 433-447 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.H.Lee ほか7名: "Structures and Energetics of Regioisomers of C_<60> Dimer and Trimars"J.Phys.Chem.. 104. 7038-7042 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Z.Slanina ほか3名: "Fullerenes-Chemistry,Physics,and Technology"Wiley-Interscience. 283-330 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 大澤映二: "カーギンナ/チューブーナ/デバイスへの挑戦"化学同人(京都). 47-50 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawa: "Natural Fullerenes"Fullerene Sci.Technol.. 7・4. 637-652 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawa: "Analysis of the Growth Mechanism of Carbon Nanotubes by C2 Ingestion"Fullerene Sci.Technol.. 7・2. 239-262 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Shibuya: "Detection of Backminsterfullerene in Usual Soot and Commercial Charcoals"Fullerene Sci.Technol.. 7・2. 181-193 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yu.Ashtakhova: "Numerical Generation of Nanotube Caps"Fullerene Sci.Technol.. 7・2. 223-237 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ozawa: "Production of Fullerenes by Combustion"Fullerene Sci.Technol.. 7・3. 387-409 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yu.Ashtakhova: "Numerical Generation of Nanotube Caps II"Fullerene Sci.Technol.. 7・5. 769-779 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Z.Slanina: "Advances in Strained and Interesting Organic Molecules"JAI Press Greenwich. 305 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawa: "Carbocyclic and Heterocydic Cage Compounds"JAI Press Greenwich. 401 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawa ほか: "A Renewed Look at the Stone-Wales Rearrangement" Mol. Mat.10. 1-8 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawa ほか: "Combined Topological Energy Analysis of Annealing Process in Fullerene Formation" J.Chem.Soc., Perkin Trans.2. 943-950 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawa ほか: "Stone-Wales Rearrangement as the Double Olefin-Carbene 1,2-CC Bond Shift" Fullerene Sci. Technol.6・2. 259-270 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawa ほか: "Analysis of the Growth Mechanism of Carbon Nanotubes by CZ Ingestion" Fullerene Sci. Technol.(印刷中). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ozawa, E.Osawa: "Additives to Improve the Yield of Fullerenes from the Combustion of Benzene" Carbon. (印刷中). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawa: "Natural Fullerenes. Will They Offer a Hint to the Selective Synthesis of Fullerenes?" Fullerene Sci. Technol. (印刷中). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] E.Osawaほか: "Intermolecular Interactions" Plenum Press, Inc. (New York), 320 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 大澤映二ほか: "「炭素第三の同素体フラーレンの化学」" 学会出版センター(印刷中), 250 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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