| 研究課題/領域番号 |
22K05021
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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32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
井内 哲 名古屋大学, 情報学研究科, 助教 (50535060)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2025年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | 遷移金属錯体 / 量子化学 / 励起状態 / 励起状態ダイナミクス / 分子シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
遷移金属錯体における光励起後の緩和過程の詳細を調べるには、励起状態の量子化学計算と無輻射遷移を考慮する非断熱動力学計算を組み合わせたシミュレーションが有用であるが、現実的な計算コストに抑える必要がある。我々は、計算コストを抑える一つの試みとして、鉄(II)のプロトタイプ錯体の励起状態を高速計算できる計算法を開発してきている。本研究では、Cr(III)錯体を主な対象にした研究を通じて、この方法の適用範囲を広げ、金属・酸化数・配位子の組合せで生じる種々の緩和過程を解明していくシミュレーションを目指す。
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| 研究実績の概要 |
研究代表者は、鉄(Ⅱ)のプロトタイプ錯体の励起状態を高速計算できるモデルハミルトニアンの方法を開発してきた。本研究課題では、新たにクロム(Ⅲ)錯体を対象としてとりあげることでこの方法の適用範囲を広げ、種々の遷移金属錯体における光励起後の緩和過程を解明するための分子シミュレーションに適用できる方法に発展させることを目指している。初年度である令和4年度は、acac(アセチルアセトナト)を配位子とするクロム(Ⅲ)錯体に対してモデルハミルトニアンを構築する準備を行った。
具体的にはCr(acac)3ならびにacacの誘導体を配位子とする錯体の４重項と２重項の励起状態の量子化学計算を実行し、モデルハミルトニアン構築のために参照するデータをどのような量子化学計算から用意すべきかを模索した。ここでは、特に４重項の基底状態と最低励起状態の構造を結ぶ経路に対して複数の励起状態のポテンシャルエネルギー変化を調べ、吸収スペクトルなどの実験知見と比較した。これらを基に、参照データを得るための量子化学の計算レベルをおおよそ決定した。その計算方法でモデルハミルトニアン構築のために参照するポテンシャルエネルギー曲線の計算を進めている。
また、モデルハミルトニアンの計算プログラムの整備に取り組んだ。これまで取り組んできた鉄(Ⅱ)のプロトタイプ錯体で開発してきた計算プログラムが基本的には利用できるが、金属種と配位子が異なることに伴い、修正・追加しなければならない箇所を調査した。これらに対して順次整備している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究開始当初、初年度はCr(acac)3錯体のモデルハミルトニアンの構築も実際に進めることを目標にしていた。具体的には、モデルハミルトニアン構築には、過去に行った量子化学計算を基本に、さらに計算データを蓄積しながら進めることを考えていた。しかし、過去に計算した励起状態の構造とは別の想定していなかった構造も新たに見つかった。そこでさらなる知見を得るため、acacの誘導体を配位子とする錯体に対する量子化学計算も進めることとした。また、電荷移動励起状態の量子化学計算についても想定通りに進まず、複数の計算条件を試す必要などで、想定以上の時間を費やしている。これらの結果として、現状ではモデルハミルトニアン構築の準備を進めている段階となっているため、やや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
進捗はやや遅れているものの、現時点では研究の方針を再検討する必要は生じていない。そのため、これまでに行ってきた計算をさらに進め、モデルハミルトニアン構築の際に参照する量子化学計算データを蓄積させる。同時に計算プログラム整備もさらに推進する。これらの準備を進めて、Cr(acac)3錯体のモデルハミルトニアンの構築を目指す。また、acacの誘導体を配位子とする錯体に対しても量子化学計算を行っているため、モデルハミルトニアン構築の進捗状況に応じてacacの誘導体を配位子とする錯体への拡張も進める。
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