| 研究課題/領域番号 |
20K05476
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
重光 保博 長崎大学, 工学研究科, 教授 (50432969)
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| 研究分担者 |
北條 博彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20357940)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 反応速度解析 / 動的溶媒効果 / 遷移状態理論 / 分子動力学法 / 分子軌道法 / 分子集積体 / 非平衡状態 / 水素結合 / 反応速度理論 / 自由エネルギー曲面 / 水素結合集積体 / 揺らぎ / 非平衡効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、「常温常圧下における分子集積体の動的構造・光物性は、常に化学平衡に支配されているのか？」という問いに対して、非平衡効果の本質的関与を解明することを試みる。
理論計算（研究代表者）と実験（研究分担者）の連携に基づき、水素結合ネットワークで構築されたソフトな分子集積体を解析対象として、非平衡系下で発現する特異的物性を微視的レベルから明らかにする。非平衡解析手法（凍結クラスターモデル解析法）を用いて得られる理論知見に基づき、新たな分子集積体のデザイン・合成・構築に向けた指針を見いだす。
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| 研究成果の概要 |
分子集積体の非平衡ダイナミクスは、高粘性溶媒中で生起する動的溶媒効果と同じ物理化学的本質を有する。本研究は、水素結合で緩やかに結合している分子集積体を仮想的な溶媒和状態とみなし、溶液反応で開発した非平衡解析手法を分子集積体に適用し、従来では解釈が困難であったその動的構造・光物性に対する統一的理解を目指した。さらに、新たな分子集積体の構築とその光物性制御の足掛かりを検討した。
水素結合ネットワーク分子集積体を対象として、非平衡解析手法と粗視化手法を組み合わせ、その動的構造・光物性を理論と実験の連携の下で解析した。分子集積体の設計・構築の具体例として、分子集積体の凝縮状態発光（AIE)を解析した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
遷移状態理論（TST）で解釈できない特異的な反応・立体選択性を示す非平衡反応は、有機合成化学において極めて重要であるだけでなく、プロトンリレーや光合成電子移動など基礎生化学的過程においても本質的な役割を果たしている。非平衡反応機構研究の展望として、現象論的マクロモデルを脱皮して、分子間相互作用に遡って動的溶媒効果の微視的起源を解明し、さらには非平衡反応の制御という応用展開へと向かうと思われる。本研究の成果をさらに発展させ、分子レベル知見から非平衡反応速度定数を予測することができれば、動的溶媒効果の本質的解明・非平衡反応の制御・さらには工業化学展開への道が拓けると期待される。
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