| 研究課題/領域番号 |
19H02677
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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 | 名古屋大学 (2022)
九州大学 (2019-2021) |
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研究代表者 |
吉田 紀生 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (10390650)
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| 研究分担者 |
山口 毅 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80345917)
中野 晴之 九州大学, 理学研究院, 教授 (90251363)
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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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 積分方程式理論 / 電子移動 / エネルギー移動 / 溶媒和ダイナミックス / 分極応答理論 / 溶媒和ダイナミックス理論 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体系の電子移動過程においては、電子供与体および受容体をとりまく生体分子や溶媒分子といった環境のさまざまな性質が反応性に影響を与える。特に水分子の分布や配向の変化そして分極といった応答は電子移動の反応性を支配する重要な要因である。
本研究では、分子性液体の積分方程式理論を基盤として、電子状態理論および溶媒和ダイナミクス理論を組み合わせることで、高度に溶媒の応答を考慮した溶液内および生体内電子移動反応理論を構築する。この理論を用いて、生体内電子移動過程における電子状態変化と溶媒和ダイナミクスの相関を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
生体系における電子移動反応は最も重要な生命素過程のひとつであり、呼吸代謝や光合成といった生体機能において中心的な役割を果たしている。このような過程において、水分子の分布や配向の変化そして電子分極といった応答は反応性を支配する重要な要因である。本研究ではこの溶媒としての水分子の応答に着目して新しい理論手法の開発およびその応用を行った。まず溶媒分極の記述を可能とするsolvent polarizable 3D-RISM理論を提案した。この理論を基に、非平衡自由エネルギー理論、動的溶媒和理論、そしてこれらを統合し量子化学手法と組み合わせたハイブリッド法を提案し、生体分子への応用を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
溶液中の電子移動反応は、重要な化学反応の一つであり、さまざま化学・物理・生物学的過程に関与している。特に生体系においては呼吸代謝や光合成といった機構において中心的な役割を果たしている。溶液中や生体内の電子移動過程においては、電子供与体および受容体をとりまく生体分子や溶媒分子といった環境の性質が反応性に影響を与える。特に水分子の分布や配向の変化そして電子分極といった“応答”は電子移動の反応性を支配する重要な要因である。本研究では液体の統計力学理論を基盤とし、電子移動反応における溶媒の応答を統合的に扱うことのできる理論を構築し、生体関連分子へ適用することでその有効性を示した。
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