分子性液体の統計力学と量子化学に立脚した溶液内化学過程の究理

• 研究課題/領域番号: 25410011
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐藤 啓文 京都大学, 工学研究科, 教授 (70290905)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: RISM / RISM-SCF-SEDD / 理論化学 / 統計力学 / 量子化学

研究成果の概要

我々がこれまでに開発・拡張を行ってきた量子化学理論と液体の統計力学理論を基軸に、溶媒和による電子状態の変化やそれによって引き起こされる過程を、化学反応、光過程、輸送過程などを対象として解析してきた。より具体的には、水中のアニリンのイオン化に伴う電子状態変化、メロシアニン色素分子のソルバトクロミズム、イオン液体となるフェロセン類縁体分子の溶媒和、PYP発色団モデル分子の光吸収と水和などを取り上げて、その詳細を分子レベルで明らかにしてきた。またこれらと並行して、溶液内分子の構造とダイナミックスの理論の拡充を企図し、溶液内分子の構造揺らぎ理論や拡散律速反応の理論など種々の分子理論の開発にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Photo Absorption of p-Coumaric Acid in Aqueous Solution: RISM-SCF-SEDD Theory Approach (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Hirano, Hiroshi Nakano, Yoshihide Nakao, Hirofumi Sato, and Shigeyoshi Sakaki
  • 雑誌名: Journal of Computational Chemistry 巻: 印刷中 号: 18 ページ: 1567-1573
  • DOI: 10.1002/jcc.24784
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A theoretical study on the optical absorption of green fluorescent protein chromophore in solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Ken Kajita, Hiroshi Nakano, and Hirofumi Sato
  • 雑誌名: Molecular Simulation 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A theory of diffusion controlled reactions in polyatomic molecule system (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kasahara and H. Sato
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 145 号: 19 ページ: 194502-194502
  • DOI: 10.1063/1.4967400
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solvent structure of ionic liquid with carbon dioxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kikui, Seigo Hayaki, Kentaro Kido, Daisuke Yokogawa, Kento Kasahara, Yoshihiro Matsumura, Hirofumi Sato, and Shigeyoshi Sakaki
  • 雑誌名: Journal of Molecular Liquids 巻: 217 ページ: 12-16
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2015.06.061
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A hybrid framework of first principles molecular orbital calculations and a three-dimensional integral equation theory for molecular liquids: Multi-center molecular Ornstein–Zernike self-consistent field approach (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kido, K. Kasahara, D. Yokogawa, and H. Sato
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 143 号: 1 ページ: 014103-014103
  • DOI: 10.1063/1.4923007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An integral equation theory for solvation effects on the molecular structural fluctuation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Matsumura and Hirofumi Sato
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 143 号: 1 ページ: 014104-014104
  • DOI: 10.1063/1.4923038
  • NAID: 120005712952
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Theoretical Studies on the Electronic States and Liquid Structures of Ferrocenium-Based Ionic Liquids (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakano, Junki Noguchi, Tomoyuki Mochida, and Hirofumi Sato
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 印刷中 号: 21 ページ: 5181-5188
  • DOI: 10.1021/jp509859f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solvatochromic Shift of Brooker’s Merocyanine: Hartree-Fock Exchange in Time Dependent Density Functional Calculation and Hydrogen Bonding Effect (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Wada, Hiroshi Nakano, and Hirofumi Sato
  • 雑誌名: Journal of Chemical Theory and Computation 巻: 10 号: 10 ページ: 4535-4547
  • DOI: 10.1021/ct5004884
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Theoretical study on the ionization of aniline in aqueous solutions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Matsumura, Kenji Iida, and Hirofumi Sato
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 584 ページ: 103-107
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2013.08.081
  • NAID: 120005341891
  • 査読あり
• [学会発表] フェノールフタレインに関する理論的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 棚橋祐太、笠原健人、中農浩史、福田良一、佐藤啓文
  • 学会等名: 第39回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 つくばセンター共用講堂
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] 拡散律速反応ダイナミクスの分子理論 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠原健人、佐藤啓文
  • 学会等名: 第39回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 つくばセンター共用講堂
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] Toward a method to calculate quantum rate constants of chemical reactions in solution using ring polymer molecular dynamics method (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Iwakawa, Nozomu Oda, Hiroshi Nakano, Hirofumi Sato
  • 学会等名: JFS-Joint Symposium on Theoretical and Computational Science of Complex System
  • 発表場所: FIFC, Kyoto University
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会
• [学会発表] A theory of diffusion controlled reactions in polyatomic molecule system (2016)
  • 著者名/発表者名: Kento Kasahara, Hirofumi Sato
  • 学会等名: 4th International Conference on Molecular Simulation (ICMS 2016)
  • 発表場所: Crowne Plaza Shanghai Hotel, Shanghai
  • 年月日: 2016-10-23
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular theory of chemical processes in condensed phase (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Sato
  • 学会等名: International Symposium on Multi-scale Simulation of Condensed-phase Reacting Systems (MSCRS2016)
  • 発表場所: Noyori Conference Hall, Nagoya University
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Diffusion-controlled Reactions in Polyatomic Systems Based on Smoluchowski- like Equation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kento Kasahara, Hirofumi Sato
  • 学会等名: International Symposium on Multi-scale Simulation of Condensed-phase Reacting Systems (MSCRS2016)
  • 発表場所: Noyori Conference Hall, Nagoya University
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] 分子性液体における拡散律速反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠原健人、佐藤啓文
  • 学会等名: 第１０回分子科学討論会
  • 発表場所: 神戸ファッションマート
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Theoretical study of phenolphthalein in solution (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuta Tanahashi, Hirofumi Sato
  • 学会等名: 第32回反応化学討論会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティホール
  • 年月日: 2016-06-01
• [学会発表] 分子性液体中における拡散律速反応ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠原健人、佐藤啓文
  • 学会等名: 第19回理論化学討論会
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス
  • 年月日: 2016-05-23
• [学会発表] 溶液中のフェノールフタレインにおける電子状態と吸光波長に関する理論的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 棚橋祐太、佐藤啓文
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会(2016)
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 凝縮系化学過程の分子理論 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤啓文
  • 学会等名: 神戸大学理学研究科セミナー
  • 発表場所: 神戸大学理学研究科
  • 年月日: 2015-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular theories for chemical processes in the condensed phaseMolecular theories for chemical processes in the condensed phase (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Sato
  • 学会等名: Bristol-Heidelberg-Kyoto symposium
  • 発表場所: The university of Bristol
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 溶液内分子の電子励起スペクトルの理論研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩川卓矢、佐藤啓文
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] ビチオフェン誘導体の光学的特性に対する溶媒和効果の理論的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山健太、中農浩史、佐藤啓文
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 分子の励起スペクトルに対する溶媒和効果の理論研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩川卓矢、佐藤啓文
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Chemical Processes in Solution Phase at Molecular Level: Reaction, Excitation and Diffusion (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Sato
  • 学会等名: Pure and Applied Chemistry International Conference 2015(PACCON2015)
  • 発表場所: Bangkok (Thailand)
  • 年月日: 2015-01-21 – 2015-01-23
  • 招待講演
• [学会発表] RISM-SCF-SEDD法による水中のマイケル付加反応に関する理論的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原健太朗、山口滋、中農浩史、佐藤啓文
  • 学会等名: 第３７回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: アバンセ（佐賀・佐賀市）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 分子性液体の分布関数理論の開発とその展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤啓文、中農浩史、城戸健太朗、笠原健人
  • 学会等名: 計算分子科学研究拠点 第5回研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知・岡崎市）
  • 年月日: 2014-10-17 – 2014-10-18
• [学会発表] HMB/TCNE錯体の電荷移動に関する理論的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂本純一、佐藤 啓文
  • 学会等名: 第8回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学（広島・東広島）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] GFP発色団の溶液中での光吸収の理論的考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梶田憲、佐藤啓文、中農浩史
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] RISM-SCF-SEDD法によるエチレンカーボネイトの還元分解反応の理論的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田 望、笠原健人、中農浩史、佐藤 啓文
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] リチウムイオン二次電池の電解質溶液中におけるビニレンカーボネート分解反応に関 する理論的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 笠原 健人、佐藤 啓文
  • 学会等名: 第１６回理論化学討論会
  • 発表場所: 福岡市健康づくりサポートセンター（あいれふ）
• [学会発表] 固体中で励起した分子の構造緩和に関する理論的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 成田真弘 、佐藤 啓文、中尾嘉秀
  • 学会等名: 第７回分子科学討論会２０１３
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府民総合交流プラザ）
• [学会発表] 双直交基底第二量子化に基づく波動関数解析手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 枡井 基典、佐藤 啓文
  • 学会等名: 第７回分子科学討論会２０１３
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府民総合交流プラザ）
• [学会発表] レニウムと第一周期遷移金属からなる一次元鎖錯体の磁気的性質に関する理論的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 枡井 基典、佐藤 啓文、中尾嘉秀
  • 学会等名: 錯体化学会第 63回討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] Theoretical Study of the additive decomposition in Lithium-Ion Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Kento Kasahara, Hirofumi Sato
  • 学会等名: The 33rd International Conference on Solution Chemistry (33ICSC)
  • 発表場所: Kyoto Terrsa
• [学会発表] Molecular Level Theories for Chemical Phenomena in Solution Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Sato
  • 学会等名: The 5th JCS International Symposium
  • 発表場所: Todai-ji Culture Center
  • 招待講演
• [学会発表] 液体の理論化学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤啓文
  • 学会等名: 九州大学理学部化学教室談話会公開講演会
  • 発表場所: 九州大学理学部化学科
  • 招待講演
• [図書] 錯体化学選書１０「金属錯体の量子・計算化学」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横川大輔、佐藤啓文
  • 総ページ数: 529
  • 出版者: 三共出版