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圧力刺激応答分子の理論デザインをめざした分子物性に対する圧力効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K05749
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関京都大学

研究代表者

福田 良一  京都大学, 実験と理論計算科学のインタープレイによる触媒・電池の元素戦略研究拠点ユニット, 特定准教授 (40397592)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード計算化学 / 高圧化学 / 分子物性 / 量子化学 / 理論計算化学
研究成果の概要

我々が開発している、高圧力の効果を量子化学計算に取り入れる方法であるXP PCMを用いて、圧力刺激応答分子の機構解明と、高圧力条件で測定されたスペクトルの帰属・解析を行った。圧力による電気的物性の応答(ピエゾエレクトリック効果)と光化学的応答(ピエゾクロミック効果)のメカニズムを明らかにした。高圧力による反応体積効果、分子歪みの効果、凝集による誘電率が変化する効果等、圧力効果と圧力刺激への応答に関する多様な要因を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

圧力というパラメータを加えることで分子システムの設計や測定の自由度が増え、新しい分子科学が展開できる。しかし、超高圧実験には制約が多い。本研究の成果や本研究で培った手法により、実験結果の詳細な解析や理論主導による新しい実験系の提案が可能となった。高圧力分子科学という新たな領域の発展に寄与する成果である。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Chimie ParisTech(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Identification of hydrogen species on Pt/Al2O3 by in situ inelastic neutron scattering and their reactivity with ethylene2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazoe Seiji、Yamamoto Akira、Hosokawa Saburo、Fukuda Ryoichi、Hara Kenji、Nakamura Mitsutaka、Kamazawa Kazuya、Tsukuda Tatsuya、Yoshida Hisao、Tanaka Tsunehiro
    • 雑誌名

      Catalysis Science & Technology

      巻: 11 号: 1 ページ: 116-123

    • DOI

      10.1039/d0cy01968b

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oxidation and Storage Mechanisms for Nitrogen Oxides on Variously Terminated (001) Surfaces of SrFeO3-δ and Sr3Fe2O7-δ Perovskites2021

    • 著者名/発表者名
      Takamatsu Akihiko、Tamai Kazuki、Hosokawa Saburo、Tanaka Tsunehiro、Ehara Masahiro、Fukuda Ryoichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 6 ページ: 7216-7226

    • DOI

      10.1021/acsami.0c20724

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pseudo-Jahn-Teller effect on the lowest triplet state of para-benzoquinone involving inequivalent carbonyl bonds2020

    • 著者名/発表者名
      Nakatani Kaho、Sato Hirofumi、Fukuda Ryoichi
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 741 ページ: 137072-137072

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2019.137072

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reaction Behavior of the NO Molecule on the Surface of an Mn Particle (M = Ru, Rh, Pd, and Ag; n = 13 and 55): Theoretical Study of Its Dependence on Transition-Metal Element2019

    • 著者名/発表者名
      Takagi Nozomi、Ishimura Kazuya、Fukuda Ryoichi、Ehara Masahiro、Sakaki Shigeyoshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 123 号: 32 ページ: 7021-7033

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.9b04069

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Chemical Computation-Driven Development of Cu-Shell?Ru-Core Nanoparticle Catalyst for NO Reduction Reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Ohyama Junya、Shibano Jumpei、Satsuma Atsushi、Fukuda Ryoichi、Yamamoto Yuta、Arai Shigeo、Shishido Tetsuya、Asakura Hiroyuki、Hosokawa Saburo、Tanaka Tsunehiro
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 33 ページ: 20251-20256

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b03687

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalysis of Cu Cluster for NO Reduction by CO: Theoretical Insight into the Reaction Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      N. Takagi, K. Ishimura, H. Miura, T. Shishido, R. Fukuda, M. Ehara, S. Sakaki
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 4 号: 2 ページ: 2596-2609

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b02890

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum Chemical Study on the High-Pressure Effect for [4 + 4] Retrocycloaddition of Anthracene Cyclophane Photodimer2019

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Ryoichi、Nakatani Kaho
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 7 ページ: 4493-4501

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b10825

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photophysical properties of fluorescent imaging biological probes of nucleic acids: SAC-CI and TD-DFT Study2018

    • 著者名/発表者名
      Shiraogawa Takafumi、Candel Gaelle、Fukuda Ryoichi、Ciofini Ilaria、Adamo Carlo、Okamoto Akimitsu、Ehara Masahiro
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 40 号: 1 ページ: 127-134

    • DOI

      10.1002/jcc.25553

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ペロブスカイト酸化物Sr3Fe2O7 及びSrFeO3 (001)面における窒素酸化物の酸化・吸蔵メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      高松晃彦、福田良一
    • 学会等名
      第126回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] p-ベンゾキノンとその四置換体の電子励起状態における構造: SAC-CI法による研究2019

    • 著者名/発表者名
      中谷佳萌、福田良一
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] メトキシ置換 2-(2-hydroxyphenyl)benzimidazole 異性体の励起状態分子内プロトン移動反応における溶媒効果及び置換基効果2019

    • 著者名/発表者名
      福田良一、糀谷暁
    • 学会等名
      第22回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical Investigation on Structures and Bond Activation on Isolated and Supported Pt-Co Bimetallic Nanoclusters2019

    • 著者名/発表者名
      M. Ehara, A. Velloth, T. Yang R. Fukuda
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reaction Behavior of NO Molecule on 4d Metal Clusters M13 and M55 (M = Ru, Rh, Pd, and Ag); Theoretical Study2019

    • 著者名/発表者名
      N. Takagi, R. Fukuda, M. Ehara, S. Sakaki
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Chemistry for Confined Molecular and Electronic Structures with XP PCM2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Fukuda
    • 学会等名
      Theoretical and Computational Chemistry of Complex Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子励起状態の計算化学2019

    • 著者名/発表者名
      福田良一
    • 学会等名
      第9回量子化学スクール
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アミノ酸の真空紫外励起と円二色性及び光分解過程の理論計算2019

    • 著者名/発表者名
      福田良一
    • 学会等名
      第23回HiSOR研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子励起状態の計算化学2018

    • 著者名/発表者名
      福田良一
    • 学会等名
      第8回量子化学スクール
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Pressure effect on chemical reaction studied with molecular quantum chemistry2018

    • 著者名/発表者名
      R. Fukuda, K. Nakatani
    • 学会等名
      7th JCS SYMPOSIUM
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子物性に対する高圧力の効果と分子の圧力応答に対する量子化学計算2018

    • 著者名/発表者名
      福田良一
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Photoactive yellow protein発色団の構造変化に対する高圧力の効果2017

    • 著者名/発表者名
      福田良一
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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