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分子システムを対象とした電子励起状態理論の開発と光合成系の電子メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 26410026
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 (2016-2017)
分子科学研究所 (2014-2015)

研究代表者

福田 良一  京都大学, 実験と理論計算科学のインタープレイによる触媒・電池の元素戦略研究拠点ユニット, 特定准教授 (40397592)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード量子化学 / 計算化学 / 励起状態 / 機能性色素 / 光合成 / 光化学反応 / 電子状態理論
研究成果の概要

大規模な分子システムの電子励起状態を精度良く記述できる電子状態理論と、そのような電子状態を解析する理論を開発した。この理論開発により、光励起、吸光、蛍光、蛍光消光、イオン化、電荷分離、光ラジカル解離、励起状態プロトン移動といった、複雑で多様な電子励起状態における化学プロセスを、分子間相互作用や溶媒効果などを考慮した上で、理論的に精度良く記述できるようになった。この方法を、最先端の機能性色素に関する実験研究結果の解析や電子メカニズムの解明に用い、新しい光化学の構築や機能性色素の実用化に向けた研究を行った。また、より簡便な計算手法である密度汎関数法との比較検討を行い、その妥当性と限界を示した。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 4件、 査読あり 15件、 謝辞記載あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Universita degli Studi di Parma/Universita di Napoli/Istituto Italiano di Tecnologia(Italy)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Chimie Paris Tech(France)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Universita degli Studi di Parma/Universita di Napoli/Istituto Italiano di Tecnologia(Italy)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chimie Paris Tech(France)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Colorado at Boulder(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universita degli Studi di Parma(Italy)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chimie ParisTech(France)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Southeastern Louisiana University(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ESIPT Emission Behavior of Methoxy-Substituted 2-Hydroxyphenylbenzimidazole Isomers2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takagi, Y. Yamada, R. Fukuda, M. Ehara, D. Takeuchi
    • 雑誌名

      New J. Chem.

      巻: 42 号: 8 ページ: 5923-5928

    • DOI

      10.1039/c8nj00455b

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Optical Properties of Excited-State Intramolecular Proton Transfer Active π-Conjugated Benzimidazole Compounds: Influence of Structural Rigidification by Ring Fusion2017

    • 著者名/発表者名
      Takagi Koji、Ito Kaede、Yamada Yoshihiro、Nakashima Takuya、Fukuda Ryoichi、Ehara Masahiro、Masu Hyuma
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 82 号: 23 ページ: 12173-12180

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b01967

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Optical Properties of Fused pi-Conjugated Imidazole2017

    • 著者名/発表者名
      Takagi Koji、Ito Kaede、Yamada Yoshihiro、Nakashima Takuya、Fukuda Ryoichi、Ehara Masahiro、Takeuchi Daisuke
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 ページ: 1372-1375

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparing the Performance of TD-DFT and SAC-CI Methods in the Description of Excited States Potential Energy Surface: an Excited State Proton Transfer Reaction as Case Study2017

    • 著者名/発表者名
      M. Savarese, U. Raucci, R. Fukuda, C. Adamo, M. Ehara, N. Rega, I. Ciofini
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem

      巻: 38 号: 14 ページ: 1084-1092

    • DOI

      10.1002/jcc.24780

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electronic Transitions in Confomationally Controlled Peralkylated Hexasilanes2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanazawa, H. Tsuji, M. Ehara, R. Fukuda, D. L. Casher, K. Tamao, H. Nakatsuji, J. Michl
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 19 号: 19 ページ: 3010-3022

    • DOI

      10.1002/cphc.201600633

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Projected CAP/SAC -CI method with smooth Voronoi potential for calculating resonance states2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ehara, Ryoichi Fukuda. Thomas Sommerfeld
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 37 号: 2 ページ: 242-249

    • DOI

      10.1002/jcc.24010

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electronic excitation and ionization behavior of N-hydroxypyridine-2(1H)-thione and its deprotonated anion in a polarizable medium studied using quantum chemical computations2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Fukuda, Masahiro Ehara
    • 雑誌名

      Theoretical Chemistry Accounts

      巻: 135 号: 4 ページ: 105-105

    • DOI

      10.1007/s00214-016-1870-4

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modeling Molecular Systems at Extreme Pressure by an Extension of the Polarizable Continuum Model (PCM) Based on the SAC-CI Method: Confined Electronic Excited States of Furan as a Test Case2015

    • 著者名/発表者名
      R. Fukuda, M. Ehara, R. Cammi
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory Comput.

      巻: - 号: 5 ページ: 2063-2076

    • DOI

      10.1021/ct5011517

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and optical properties of imidazole and benzimidazole-based fused π-conjugated compounds: Influence of substituent, counter anion, and π-conjugated system2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Takagi, Kazuma Kusafuka, Yohei Ito, Koji Yamauchi Kaeda Ito, Ryoichi Fukuda, Masahiro Ehara
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 80 号: 14 ページ: 7172-7183

    • DOI

      10.1021/acs.joc.5b01028

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Exploring excited states using time dependent density functional theory and density-based indexes2015

    • 著者名/発表者名
      Carlo Adamo, Tangui Le Bahers, Marika Savarese, Liam Wilbraham, Gregorio Garcia, Ryoichi Fukuda, Masahiro Ehara, Nadia Rega, Ilaria Ciofini
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 304-305 ページ: 166-178

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2015.03.027

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronic excitation of molecules in solution calculated using the symmetry-adapted cluster-configuration interaction method in the polarizable continuum model2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Fukuda, Masahiro Ehara
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1702 ページ: 090012-090012

    • DOI

      10.1063/1.4938820

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Proton Induced Generation of rNHC Ru Complex2015

    • 著者名/発表者名
      T. Fukushima, R. Fukuda, K. Kobayashi, G.F. Caramori, G. Frenking, M. Ehara
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 21 号: 1 ページ: 106-110

    • DOI

      10.1002/chem.201404932

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Benchmark Study on the Triplet Excited State Geometries and Phosphorescence of Heterocyclic Compounds: Comparison between TD-PBE0 and SAC-CI2014

    • 著者名/発表者名
      D. Bousquet, R. Fukuda, D. Jacquemin, I. Ciofini, C. Adamo, M. Ehara
    • 雑誌名

      J. Chem. Theo. Comp.

      巻: 10 号: 9 ページ: 3969-3979

    • DOI

      10.1021/ct5003797

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Efficient Computational Scheme for Electronic Excitation Spectra of Molecules in Solution Using the SAC-CI Method: the Accuracy of Excitation Energies and Intuitive Charge-Transfer Indices2014

    • 著者名/発表者名
      R. Fukuda, M. Ehara
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 141 号: 15 ページ: 154104-154104

    • DOI

      10.1063/1.4897561

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficiency of Perturbation-Selection and Orbital Dependence in the SAC-CI Calculations for Valence Excitations of Medium-Size Molecules2014

    • 著者名/発表者名
      R. Fukuda, M. Ehara
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 35 号: 30 ページ: 2163-2176

    • DOI

      10.1002/jcc.23729

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] L-アミノ酸の真空紫外円二色性スペクトルに関する理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      福田良一
    • 学会等名
      第21回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Photochemistry and spectroscopy of molecules in solution studied by SAC-CI in polarizable continuum model2017

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Ryoichi
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Quantum Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Modeling molecular systems at extreme pressure: confined electronic excited states photochemistry, and circular dichroism2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Fukdua
    • 学会等名
      Japan-France-Spain Joint-Symposium on Theoretical and Computational Science of Complex Systems
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光解離とイオン化の競合2016

    • 著者名/発表者名
      福田良一、江原正博
    • 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 (兵庫県、神戸市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] キラリティー研究への量子計算化学からの多角的アプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      福田良一
    • 学会等名
      宇宙における生命キラリティー起源研究会(第4回)
    • 発表場所
      京都大学 (京都府、京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electronic structure and catalytic activity of alloy nanoclusters2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Fukuda
    • 学会等名
      Pacifichem 2015, Symposium (#277): Interplay between Theory and Experiment in Catalytic Research
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu, HI, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子系の電子状態に対する高圧力の効果2015

    • 著者名/発表者名
      福田良一、江原正博
    • 学会等名
      分子系の電子状態に対する高圧力の効果
    • 発表場所
      東京都目黒区 東京工業大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 縮環π電子系イミダゾリウム化合物の光物性2015

    • 著者名/発表者名
      福田良一、江原正博、高木幸治
    • 学会等名
      スーパーコンピュータワークショップFY2015
    • 発表場所
      愛知県岡崎市 岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] PCM SAC-CI 法による超高圧力下にある分子のモデル化2015

    • 著者名/発表者名
      福田良一、江原正博、Roberto Cammi
    • 学会等名
      第18回理論化学討論会
    • 発表場所
      大阪府豊中市 大阪大学
    • 年月日
      2015-05-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Electronic excitation and charge transfer in polarizable media studied by the symmetry-adapted cluster-configuration interaction (SAC-CI) method2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Fukuda
    • 学会等名
      CECAM workshop "Charge Transfer Modeling in Chemistry: new methods and solutions for a long-standing problem"
    • 発表場所
      Chimie ParisTech, Paris, France
    • 年月日
      2015-04-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electronic Excitation of Molecules in Solution Calculated Using the Symmetry-Adapted Cluster Configuration Interaction (SAC-CI) Method in the Polarizable Continuum Model (PCM)2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Fukuda, Masahiro Ehara
    • 学会等名
      11th International Conference of Computational Methods in Science and Engineering (ICCMSE 2015)
    • 発表場所
      Metropolitan hotel, Athens Greece
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An efficient computational scheme for electronic excitation spectra of molecules in solution using the symmetry-adapted cluster-configuration interaction method2015

    • 著者名/発表者名
      福田 良一、江原 正博
    • 学会等名
      スーパーコンピュータワークショップ2015
    • 発表場所
      愛知県岡崎市 岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2015-01-29 – 2015-01-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] SAC-CI法に基づいた電子励起状態に対する波動関数埋め込み法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      福田 良一、江原 正博
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島県東広島市 広島大学
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 励起スペクトルに対する溶媒効果: 摂動理論に基づく PCM SAC-CI 法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      福田 良一、江原 正博、Roberto Cammi
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市 名古屋大学
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.gaussian.com/g_people/cammi.htm

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] Charge Transfer Modeling in Chemistry

    • URL

      http://www.cecam.org/workshop-1102.html

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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