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量子力学的手法と分子動力学法を組み合わせた光化学反応経路を制御する動的因子の解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K05423
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関神奈川大学

研究代表者

松原 世明  神奈川大学, 理学部, 教授 (60239069)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード光異性化反応 / 経路選択 / 円錐交差 / 動的因子 / 反応制御 / 分子動力学シミュレーション / 光反応経路 / 光誘起反応 / 反応経路選択 / 量子力学計算 / 分子動力学計算 / 光励起反応
研究開始時の研究の概要

近年、有機材料や天然物合成といった分野で光化学反応の研究が活発になり、最先端分野への応用が注目を集めている。これらの光化学反応では、異なる電子状態間のエネルギー面の円錐交差を経由して反応が進行するため、円錐交差点で存在する分かれ道のどちらの経路を選択するかは、反応制御において極めて重要である。本研究では、円錐交差点の経路選択における動的因子の解析法を構築し、経路選択している動的因子を解明する。

研究成果の概要

近年、光異性化反応は、有機材料や天然物合成など、幅広い分野で応用されている。反応は、異なる電子状態間の円錐交差を経由して進行する。この円錐交差での経路選択が反応制御において重要である。本研究では、ブタジエンやアゾベンゼンの光異性化反応において、円錐交差での経路選択を左右する動的因子を解析した。その結果、熱揺らぎやエネルギーの再分配といった動的因子が円錐交差での経路選択に重要な役割を果たしていることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光異性化反応における反応経路の選択は、異なる電子状態が交差する円錐状の領域で起こる。この反応経路の選択に影響を与える要因を明らかにできたことは、光異性化反応の制御や設計において学術的に重要である。光異性化の選択性を向上させることで、例えば、より高機能な光スイッチの開発が可能になり、医薬品の合成においては生産性の向上が期待でき、社会的意義がある。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dynamic effects of the bridged structure on the quantum yield of the <i>cis</i> → <i>trans</i> photoisomerization of azobenzene2022

    • 著者名/発表者名
      Matsubara Toshiaki
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 号: 28 ページ: 17303-17313

    • DOI

      10.1039/d2cp02418g

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Effects on the Product Distribution of the Photoreaction of s-cis-1,3-Butadiene: A Nonadiabatic Molecular Dynamics Study2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Matsubara
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 94 号: 6 ページ: 1720-1727

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210069

    • NAID

      130008066548

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Density Functional Study of σ Bond Cleavage in P–P Multiple Bond of Phosphinophosphinidene2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Matsubara and Keisuke Shirasaka
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan -International Edition

      巻: 7 号: 0 ページ: n/a

    • DOI

      10.2477/jccjie.2020-0003

    • NAID

      130008051008

    • ISSN
      2189-048X
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Density Functional Study of σ Bond Cleavage in P-P Multiple Bond of Phosphinophosphinidene2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Matsubara and Keisuke Shirasaka
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan -International Edition

      巻: 7

    • NAID

      130008051008

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Dynamic Effects on the Photoinduced and Ionization-Induced Reactions2023

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Matsubara
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An Insight into the Photoinduced Chemical Reactions from a Dynamical Point of View2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Matsubara
    • 学会等名
      12th Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An Insight into the Photoinduced Chemical Reactions from a Dynamical Point of View2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Matsubara
    • 学会等名
      12th Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists (WATOC 2020)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 松原研究室

    • URL

      https://www.sci.kanagawa-u.ac.jp/chem/matsubara/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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