新規理論手法によるミクロ相分離イオン液体の溶媒和効果の定量的解析

• 研究課題/領域番号: 15K17809
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中農 浩史 京都大学, 工学研究科, 助教 (20711790)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: イオン液体 / 溶媒効果 / スペクトル / QM/MM / 吸収スペクトル / ソルバトクロミズム / 分子動力学法 / 電子移動

研究成果の概要

イオン液体中における色素分子の吸収スペクトルや電子移動自由エネルギーを効率良くかつ定量的に求めることの出来る、QM/MM-分子動力学法をベースとした新規手法の開発に成功した。極性領域・非極性領域にナノスケールで分離するイオン液体の溶媒構造を数値化して分類する手法を導入し、新規手法と組み合わせて解析することで、ミクロ相分離イオン液体が示す特異な溶媒効果の由来を原子レベルで詳細に理解することが可能になった。

研究成果

• [雑誌論文] Introducing the mean field approximation to CDFT/MMpol method: statistically converged equilibrium and nonequilibrium free energy calculation for electron transfer reactions in condensed phases (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakano and Hirofumi Sato
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 146 号: 15 ページ: 154101-154101
  • DOI: 10.1063/1.4979895
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Constant-potential molecular dynamics simulations on an electrode-electrolyte system: Calculation of static quantities and comparison of two polarizable metal electrode models (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsumi Yusuke, Nakano Hiroshi, Sato Hirofumi
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 681 ページ: 80-85
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2017.05.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] A theoretical study on the optical absorption of green fluorescent protein chromophore in solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Kajita Ken、Nakano Hiroshi、Sato Hirofumi
  • 雑誌名: Mol. Simulation 巻: 43 号: 13-16 ページ: 997-1003
  • DOI: 10.1080/08927022.2017.1315769
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo Absorption of p-Coumaric Acid in Aqueous Solution: RISM-SCF-SEDD Theory Approach (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Hirano, Hiroshi Nakano, Yoshihide Nakao, Hirofumi Sato, and Shigeyoshi Sakaki
  • 雑誌名: Journal of Computational Chemistry 巻: 印刷中 号: 18 ページ: 1567-1573
  • DOI: 10.1002/jcc.24784
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A theoretical study on the optical absorption of green fluorescent protein chromophore in solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Ken Kajita, Hiroshi Nakano, and Hirofumi Sato
  • 雑誌名: Molecular Simulation 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Ab Initio QM/MM-based Approach to Efficiently Evaluate Vertical Excitation Energies in Condensed Phases Including Nonequilibrium Solvation Effect (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakano, Hirofumi Sato
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 120 号: 8 ページ: 1670-1678
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b08455
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] QM/MM free energy calculation for electron transfer reactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakano
  • 学会等名: Free energy calculations: Three decades of adventure in chemistry and biophysics (Telluride, Colorado)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 電極-電解質界面における電子移動の微視的理解：新規第一原理計算手法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中農 浩史
  • 学会等名: 若手が描く分子理論の未来（東北大学）
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体が示すソルバトクロミズムを定量的に調べるための理論計算手法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中農 浩史、佐藤 啓文
  • 学会等名: 第7回イオン液体討論会
  • 発表場所: 金沢市文化ホール
  • 年月日: 2016-10-24
• [学会発表] Ab Initio QM/MM calculations of the solvatochromic shifts of a chromophore in ionic liquids (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakano, Takuya Nagaoka, Hirofumi Sato
  • 学会等名: 56th Sanibel Symposium
  • 発表場所: St. Simons Island, Georgia (USA)
  • 年月日: 2016-02-14
  • 国際学会
• [学会発表] ミクロ相分離イオン液体が示すソルバトクロミズムの理論的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長岡 卓弥、中農 浩史、佐藤 啓文
  • 学会等名: 第６回イオン液体討論会
  • 発表場所: 同志社大学（京田辺市、京都府、今出川キャンパス 、寒梅館）
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 平均場CDFT/MM法の開発と電子移動反応への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中農 浩史、佐藤 啓文
  • 学会等名: 第18回理論化学討論会
  • 発表場所: 大阪大学（豊中市、大阪府、豊中キャンパス、大阪大学会館）
  • 年月日: 2015-05-20