| 研究課題/領域番号 |
19H02675
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
倉重 佑輝 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30510242)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 電子状態理論 / 励起状態 / 量子化学計算 / 励起状態計算 / 量子化学 / 分子集合系 / 複合励起 / 電子状態 / 分子集合 / 有効ハミルトニアン / テンソル分解 / 理論化学 / 低ランク近似 / 密度行列 / エネルギー移動 / 分子結晶 / 分子システム / 電子励起状態 / 電子機能 / 密度行列繰り込み群 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分子集積システムにおける高効率なエネルギー変換・輸送の原理を分子構造レベルで理解し、制御することは物質科学における次の重要なステップである。従来のアプローチはキャリア輸送など一つの機能に注目してきたが、実際の分子集積システムの中では多数の励起状態素過程がフェムト秒～ナノ秒のスケールで競争的に起きており、今後それらの競争や協奏の帰結として機能発現の仕組みを理解することが重要になる。その先鞭として、本研究では多種多様な遷移過程をバランス良く記述する集合系の励起状態理論を開発することにより分子構造から集合システムのマクロな電子機能をつなぐ分子電子論を展開する。
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| 研究成果の概要 |
分子集積系が有する優れた電子的機能を分子構造や分子配向等ミクロレベルの情報からボトムアップ的に予測・解析し、分子構造から集合システムのマクロな電子機能をつなぐ新たな分子電子論として、分子集合系の多様な分子間遷移過程をバランス良く精密に記述する高精度励起状態理論を開発した。具体的には、開発を進めてきた分子内の量子エンタングルメントを記述するための密度行列繰り込み群法から着想を得て、分子間の量子エンタングルメントを記述する新たな波動関数モデルを導入し、励起子移動や一重項分裂、 電荷分離など、複数の分子が関わる複合励起状態の素過程に対して、定量的な議論を可能とする高精度理論を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機薄膜太陽電池や光合成アンテナ系に代表される、分子集積システムにおける高効率なエネルギー変換・輸送など優れた電子的機能の原理を分子構造レベルで理解・制御することは物質科学における次の重要なステップである。分子集積システムの中ではエネルギー・電荷の移動、電荷分離・再結合など多数の複合励起状態の素過程がフェムト秒からナノ秒のスケールで競争的に起きており、それらの競争・協奏の結果として機能発現の仕組みを理解する必要があり、本研究で開発した集合系特有の複合励起状態の精密な記述を可能にする信頼性の高い計算手法により電子状態計算に基づく分子集合システムの電子機能解析・設計への貢献が期待される。
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