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キラル分子の光誘起核・電子ダイナミクスの量子制御と機能発現に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17350004
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関東北大学

研究代表者

藤村 勇一  東北大学, 名誉教授 (90004473)

研究分担者 河野 裕彦  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70178226)
保木 邦仁  東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (00436081)
加藤 毅  東北大学, 大学院・理学研究科, 研究支援者 (10321986)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
13,360千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 660千円)
2007年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2006年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
2005年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
キーワードキラリティー / 量子制御 / 分子モーター / 環電流 / 超短パルスレーザー / キラル分子 / コヒーレント制御 / 電子の回転運動 / 電子ダイナミクス / 電子の角運動量
研究概要

光誘起キラル分子内電子運動動力学機構の解明:当研究室において開発された量子最適制御法を最も簡単な現実の6員環芳香族キラル分子に適用することにより、一方向回転を制御するレーザーパルスを量子制御法によって理論設計した。さらに、最適制御結果を解析することによって、非定常電場のパルスレーザーではなく2波長定常レーザーを用い、電子波動関数の位相を制御する(コヒーレント制御)によっても電子回転を制御することが出来ることを新たに見出した。この研究成果はナノキラル分子系のπ電子環電流の制御研究の基本原理を与えるものである。
この研究成果は、国際的に権威のある化学物理雑誌Journal of Chemical Physicsに発表された。尚、その論文は同雑誌のUltrafast PhenomenaのVirtual Journalに採用された。本研究の発展として、π電子環電流誘起磁場の大きさと方向を観測することでキラル識別の極短時間計測の基本原理を与えることが可能である。
光誘起キラル分子機械の量子設計:光と相互作用する官能基に加えて、光と直接相互作用しないが内部回転機能を有するメチル基のような置換基をもつ分子を取上げ、光駆動2自由度回転の時間発展を記述する理論を構築した。一つの官能基がメチル基を回転させることが出来ることを量子理論と古典理論の両方を用いて行った。この最小分子機械は量子機械でありマクロな機械との相違、類似性を明らかにするために、官能基からメチル基へ回転角運動がどのようにして伝達されるのかを2つの回転子の回転角運動量相関を評価することにより解明した。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (25件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (15件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Quantum Control of a Chiral Molecular Motor Driven by Laser Pulses: Mechanism of Regular and Reverse Rotations2008

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.,
    • 雑誌名

      Chem. Phys. (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Control of a Chiral Molecular Motor Driven by Femtosecond Laser Pulses: Mechanisms of Regular and Reverse Rotations2008

    • 著者名/発表者名
      M. yamaki, et. al.
    • 雑誌名

      Chem. Phys. (in press)(Reviewed)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quantum Control of a Chiral Molecular Motor driven by Femtosecond Laser Pulses: Mechanisms of Regular and Reverse Rotations2008

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.
    • 雑誌名

      Chem. Phys. (in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Design of an Aromatic Hydrocarbon Rotor Driven by a Circularly Polarized Electric Field2007

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.,
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 111

      ページ: 9374-9378

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Optimal Control of Electron Ring Currents in Chiral Aromatic Molecules2007

    • 著者名/発表者名
      M. Kanno, et. al.
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys 127

      ページ: 204314-204323

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Design of an Aromatic Hydrocarbon Rotor Driven by a Circularly Polarized Electric Field2007

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 111(Reviewed)

      ページ: 9374-9378

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quantum Optimal Control of Electron Ring Currents in Chiral Aromatic Molecules2007

    • 著者名/発表者名
      M Kanno, et. al.
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys. 127(Reviewed)

      ページ: 204314-204323

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optical Control of Chiral Molecular Motors2007

    • 著者名/発表者名
      K. Hoki, et. al.
    • 雑誌名

      Progress in Ultrafast Intense Laser Science III Series: Springer Series In chemical Physics(K. Yamanouchi, et al. (Eds.)) Vol. 89(Reviewed)

      ページ: 95-112

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theoretical Design of an Aromatic Hydrocarbon Rotor Driven by a Circularly Polarized Electric Field2007

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.
    • 雑誌名

      Phys. Chem. A 111

      ページ: 9374-9378

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of p-electron Rotation in Chiral Aromatic Molecules by Nonhelical Laser Pulses2006

    • 著者名/発表者名
      M. Kanno, et. al.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed. (Very Important Paper) 45

      ページ: 7995-7998

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of π-electron Rotation in Chiral Aromatic Molecules by Nonhelical Laser Pulses2006

    • 著者名/発表者名
      M. Kanno, et. al.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed. 45(Reviewed)

      ページ: 7995-7998

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Control of π -electron Rotation in Chiral Aromatic Molecules by Nonhelical Laser Pulses2006

    • 著者名/発表者名
      M.Kanno, H.Kono, Y.Fujimura
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed. 45

      ページ: 7995-7998

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Density functional theoretical study on enantiomerization of 2,2'-biphenol2006

    • 著者名/発表者名
      R.Sahnoun, S.Koseki, Y.Fujimura
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 110・7

      ページ: 2440-2447

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum control of molecular chraility : ab initio molecular orbital study and wave packet analysis of 1,1'- binaphthyl2006

    • 著者名/発表者名
      K.Hoki, S.Koseki, T.Matsuhsita, R.Sahnoun, Y.Fujimura
    • 雑誌名

      J. Photochem. & PhotoBiol. A : Chemistry 178

      ページ: 258-263

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hyperconjugative electron-delocalization mechanism controlling the conformational preference of fluoroacetaldehyde and methyl fluoroacetate2006

    • 著者名/発表者名
      R.Sahnoun, Y.Fujimura, K.Kabuto, Y.Takeuchi, R.Noyori
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn. 79・4

      ページ: 555-560

    • NAID

      10018122116

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Geometric Phase Effects in the Coherent Control of the Branching Ratio of Photodissociation Products of Phenol2006

    • 著者名/発表者名
      M.Abe, Y.Ohtsuki, Y.Fujimura, Z.Lan, W.Domcke
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys. 124

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Stability Limit of Highly Charged C_<60> Cations Produced with an Intense Long-wavelength Pulse. Calculation of Electronic Structures by DFT and Wavepacket Simulation2006

    • 著者名/発表者名
      R.Sahnoun, K.Nakai, Y.Sato, H.Kono, Y.Fujimura, M.Tanaka
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett 430

      ページ: 167-172

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum control of molecular chirality : ab initio molecular orbital study and wave packet analysis of binaphthyl2006

    • 著者名/発表者名
      K.Hoki
    • 雑誌名

      J.Photochem. and Photobiol. A Chemistry 178

      ページ: 258-263

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum Oprimal Control of Unidirectional Rotations of a Chiral Molecular Motor2005

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.,
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys 7

      ページ: 1900-1904

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Control of a Chirat Molecular Motor Driven by Laser Pulses2005

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.,
    • 雑誌名

      J. Am Chem. Soc. Commu. 127

      ページ: 7300-7301

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Control of Unidirectional Rotations of a Chiral Molecular Motor2005

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys. 7(Reviewed)

      ページ: 1900-1904

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quantum Control of a Chiral Molecular Motor Driven by Laser Pulses2005

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaki, et. al.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. Commu. 127(Reviewed)

      ページ: 7300-7301

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Theoretical investigation of 1,1'-bi-2-naphthol isomerization2005

    • 著者名/発表者名
      R.Sahnoun
    • 雑誌名

      J.Mol.Structure 735-736

      ページ: 315-324

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum control of unidirectional rotations of a chiral molecular motor2005

    • 著者名/発表者名
      M.Yamaki
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys. 7(9)

      ページ: 1900-1904

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum control of a chiral molecular motor driven by laser pulses2005

    • 著者名/発表者名
      M.Yamaki
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.Commu. 127(29)

      ページ: 7300-7301

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] 光で駆動する分子モーターの量子設計2007

    • 著者名/発表者名
      藤村 勇一
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会 依頼講演
    • 発表場所
      山形大学 小白川
    • 年月日
      2007-09-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Quantum Design of Molecular Motors driven by Light (Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      Kagakukei Gakukyoukai Tohokutaikai
    • 発表場所
      Yamagata University, Yamagata
    • 年月日
      2007-09-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 光で駆動する分子モーターの量子設計2007

    • 著者名/発表者名
      藤村 勇一
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会 依頼講演
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス
    • 年月日
      2007-09-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Quantum Design of Functioning of Chiral Molecule2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      Intemational Symposium Molecu1ar Science of Ultrafast of Ultrafast Electronic Dynamics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 直線偏光UVパルス励起キラル芳香族分子の環電流磁場2007

    • 著者名/発表者名
      藤村 勇一
    • 学会等名
      第2回日本磁気科学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 吹田
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Quantum Design of Functioning of Chiral Molecule2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      International Symposium on Molecular Science of Ultrafast Electronic Dynamics
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Ring Current-induced Magnetic Field of Chiral Aromatic molecules Excited by Linearly Polarized UV Pulse (Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      The 2^<th> Annual Meeting of Nihon Jiki Gakkai
    • 発表場所
      Osaka University, Suita, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 直線偏光UVパルス励起キラル芳香族分子の環電流磁場2007

    • 著者名/発表者名
      藤村 勇一
    • 学会等名
      第2回日本磁気科学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Laser Quantum Control from Molecular Dynamics to Molecular Functions2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
    • 発表場所
      Rozario, Argentina
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Quantum Control of Molecular Reaction Dynamics and Molecular Functions2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      International Symposium on Laser Control and Molecular Switches
    • 発表場所
      Brijuni, Croatia
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Quantum Control of Molecular Rotations Driven by Laser Pulses2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      4th International Ringberg Workshop
    • 発表場所
      Tegernsee, Germany
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Quantum Control of Chiral Molecular Motors2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      The 2005 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Quantum Control from Molecular Dynamics To Molecular Functions2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Photonic and Atomic Collisions
    • 発表場所
      Rozario Argentina
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Quantum Control of Molecular Rotations driven by Laser Pulses2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      4^<th> International Ringberg Workshop
    • 発表場所
      Tegernsee, Germany
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Quantum Control of Chiral Molecular Motors2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimura
    • 学会等名
      The 2005 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFHEM)
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] Progress Ultrafast Intense Laser Science III Series: Springer Series in Chemical Physics, Vol.892007

    • 著者名/発表者名
      K. Hoki , et. al.,
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Springer-Verlag
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] Progress in Ultrafast Intense Laser Science III Series: Springer Series in Chemical Physics, Vol. 89, K. Yamanouchi, S. L. Chin, P. Agostini, and G. Ferrante, (Eds.) Optical Control of Chirai Molecular Motors2007

    • 著者名/発表者名
      K. Hoki, et. al.
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Springer-Verlag
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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