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本研究では、内部自由度を持つ物質特有の物性の制御の可能性を利用し、以下に示す3つのグループが連携し分子軌道設計による新規電子相の開拓を目指している。1)物質開発グループは(1)HOMO/LUMO2軌道分子系において、スピン-電荷-格子自由度の協奏によって起こる新電子相を探索する。(2)中心金属選択や配位子修飾による分子軌道設計に基づき、多軌道起源の新電子相を探索する。(3)強い水素結合の形成を担う水素原子とπ共役電子系の自由度が互いに強く相関した分子性固体を創製し、強誘電性等の協同現象や、新たな電子相や物性、機能の発現を目指す。2)理論計算グループは経験的パラメータを用いない第一原理計算手法を駆使して、単一分子性金属や有機強誘電体などの分子性物質の電子状態を明らかにし、各種物性値を求めていく。3)電子密度精密解析グループは高輝度放射光と遺伝的アルゴリズムを用い新物質の構造決定を行う。また、精密解析を行い、分子上の電子密度の直接観測を試みる。
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