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遷移金属錯体の複雑失活過程とスピン対称性変化の理論解析

公募研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 16H00855
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

倉重 佑輝  京都大学, 理学研究科, 特定准教授 (30510242)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード遷移金属錯体 / 光スピンクロスオーバー / 電子相関 / 多参照電子状態理論 / 電子状態理論
研究実績の概要

光反応を含む多くの遷移金属錯体の反応には、多数の電子状態のポテンシャルエネルギー曲面が関与して進行する極めて自由度の高い複雑な経路が存在する。単核Fe錯体の光スピンクロスオーバー現象の理論的解析では、ビピリジン配位子が3つ配位した六配位Fe錯体は光照射により一重項(LS)状態から五重項(HS)状態へと量子収率~100%で遷移することが知られており、フェムト秒分解能X線レーザー分光法をはじめとする分光測定により解析が進められている。最近、過渡吸収測定から50fsより短い時間でHS状態が生成しているという報告があり、最短いステップ数の機構が示唆された。一方で理論的には最短ステップの遷移経路は一部に2電子遷移を含むため1ps以内の遷移は困難と考えられてきた。本研究では多参照摂動法による電荷移動遷移(MLCT)状態を含む多数の励起状態の安定構造やポテンシャル曲面、それらの間のスピン-軌道相互作用の理論計算から新たにその詳細を明らかにした。またアルキル化ピレン誘導体のソルバトクロミズムに関する理論的研究において、ピレン-ジメトキシベンゼン複合系分子の蛍光発光現象の理論解析を行った。当分子系は2つのメトキシ基の付加位置によってソルバトクロミズムの発現の有無がスイッチし、そのメカニズムの理論的解明を行った。その結果、波動関数理論を用いた計算では特定の位置に付加したときにソルバトクロミズムを示すということが再現され、その励起状態波動関数の解析からソルバトクロミズムの起源をピレン基との結合位置に対するメトキシ基の付加位置の対称性が起源となることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Experimental and theoretical investigation of fluorescence solvatochromism of dialkoxyphenyl-pyrene molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Lu Fengniu、Kitamura Naoki、Takaya Tomohisa、Iwata Koichi、Nakanishi Takashi、Kurashige Yuki
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 5 ページ: 3258-3264

    • DOI

      10.1039/c7cp06811e

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational Evidence of Inversion of 1La and 1Lb-Derived Excited States in Naphthalene Excimer Formation from ab Initio Multireference Theory with Large Active Space: DMRG-CASPT2 Study2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shirai, Y. Kurashige, and T. Yanai
    • 雑誌名

      J. Chem. Theo. Comp.

      巻: - 号: 5 ページ: 2366-2372

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.6b00210

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A mechanistic insight into metal-cluster p-envelopment: a dual binding mode involving bent and planar ligand-conformers2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Masai, Katsunori Shirato, Koji Yamamoto, Yuki Kurashiged, Tetsuro Murahashi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 52 号: 38 ページ: 6427-6430

    • DOI

      10.1039/c6cc01536k

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Ab initio modeling of inter-molecular electronic transition processes in molecular aggregates2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kurashige
    • 学会等名
      WATOC2017 (11th Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists)
    • 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] 電子状態理論による分子システムのボトムアップ的理解2016

    • 著者名/発表者名
      倉重佑輝
    • 学会等名
      日本化学会東海支部若手研究者フォーラム
    • 発表場所
      名古屋大学千種キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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