分子集合体の化学反応理論

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04243101
• 研究機関: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 細矢 治夫 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (10017204)
• 研究分担者: 小林 久芳 京都府立大学, 生活科学部, 講師 (40128690) ; 北浦 和夫 分子科学研究所, 助教授 (30132723) ; 大峰 巌 分子科学研究所, 助教授 (60146719) ; 舘脇 洋 名古屋市立大学, 計算センター, 教授 (20002115) ; 今村 詮 広島大学, 理学部, 教授 (70076991)
• キーワード: 固体触媒 / 密度汎関数法 / モンテカルロシミュレーション / 水クラスター / 非周期性高分子 / グラファイト / 遷移金属クラスター / 高分子成長反応

研究概要

1)個体表面における吸着反応、及び触媒機能の電子理論の展開(小林、舘脇)。数千個の点電荷がつくる靜電場に埋まれたLi^+_nF^-_<n-1>やLi^+_nF^-_<n+1>(n<15)クラスターのエネルギー状態を△SCF法で計算し、固体金属の状態密度を議論した。パラジウム結晶について、密度汎関数法で書かれたブロッホ関数でバンド構造の計算を行い、フェルミ準位、凝集エネルギー、格子定数及びバンドの分散関係を求めた。その結果、実験値や他の計算結果とほぼ一致する値が得られた。酸化マグネシウムを例にとり、イオン結晶での遠距離相互作用をとりいれる方法の検討も行った。
2)溶液内化学反応の動的過程に関する分子動力学論の展開(北浦、大峰、長嶋)。液体フッ化水素の熱力学的性質には、低温圧縮率が大きいことを除き、水のような異常性が見出されていない。両者の違いの原因を明らかにするため、液体HFについてモンテカルロシミュレーションを行い、分配関数から熱力学量を計算し、水素結合の効果を解析した。水クラスターと溶液のダイナミックス計算を行ない、ポテンシャルエネルギー面の構造とダイナミックス、また相転移との関係を明らかにした。静電緩和の解析から、液体の水とは違う1/fノイズ型の緩和現象を見出した。水和プロトンクラスターにおける分子間相互作用についての検討も行った。
3)高分子に特有の反応、及び高分子の成長反応の機構の分子軌道法理論の展開(今村、細矢)。Elongation法によって、非周期性高分子のいろいろなサイトにおける局所状態密度を計算する方法を確立した。直線上水素分子の配列した高分子系について適用し、abinitio計算の結果とよく合うことを確認した。グラファイトの電子構造に急速に収束するコロネンやピレンのトーラスネットワークのπ電子構造を計算し、その群論的な検討を行なった。

研究成果

• [文献書誌] I.Gutman,H.Hosoya,G.Urakovic,L.Ristic: "Two variants of topological index and the relations between them." Bull.Chem.Soc.Jpn.65. 14-18 (1992)
• [文献書誌] H.Hosoya,I.Gutman,J.Nilolic: "Topological indeces of unbranched catacondensed benzenoid hydrocarbons." Bull.Chem.Soc.Jpn.65. 2011-2015 (1992)
• [文献書誌] K.Takano,M.Izuho,H.Hosoya: "Ab initio molecular orbital sutdy of electronic structures of closo-borane anions and closo-carboranes." J.Phys.Chem.96. 6962-6969 (1992)
• [文献書誌] Y-D.Gao,H.Kumazaki,J.Terai,K.Chida,H.Hosoya: "Topological factors governing the HOMO-LUMO band gap of the density of states of periodic hydrocarbon polymer networks." J.Math.Chem.8. (1993)
• [文献書誌] H.Narumi,H.Hosoya: "Generalized expression for the numbers of perfect matching of 2x3xn lattices." J.Math.Phys.(1993)
• [文献書誌] Y.Aoki,and A.Imamura,: "A simple treatment to design NBMO degenerate systems in alternant and non-alternant thdrocarbons," Theoretica Chimica Acta,. 84. 155-180 (1992)
• [文献書誌] S.Hayashi,and A.Imamura,: "A study of the polarization reversal in poly(vinyl fluoride)using molecul ar orbtial calculations" J.Polym.Sci.Part B Polym.Phys.,. 30. 769-773 (1992)
• [文献書誌] Y.Aoki,and A.Imamura,: "Local density of states of aperiodic polymers using the localized orbital from ab initio elongation method," J.Chem.Phys.,. 97. 8432-8440 (1992)
• [文献書誌] H.Kobayashi,A.St.Amant,D.R.Salahub,T.Ito: "Molecular Orbital Study of the Chemisorption of Small Molecules on MgO Surfaces" Proceedings of 10th International Congress on Catalysis. (1993)
• [文献書誌] 小林 久芳,D.R.Salahub,伊藤 明恭: "密度汎関数法によるMgO表面での水素・メタン分子の解離吸着" 触媒. 35. (1993)
• [文献書誌] M.Mimuro,U.Nagashima,S.Takaichi,Y.Nishimura,et al.: "Molecular structure and optical properties of carotenoids for the in vivo energy transfer function in the algal photosynthetic pigmen system" Biochimica et Biophysica Acta. 1098. 271-274 (1992)
• [文献書誌] H.Oshio,U.Nagashima: "Design of a Homonuclear Ferromagnetic Chain:Structures and Magnetic Properties of Oxolato-Bridged Copper(II)Complexes with One-Dimensional." Inorg.Chem.31. 3295-3301 (1992)
• [文献書誌] S.Nagaoka,A.Kuranaka,H.Tsuboi,U.Nagashima,et al.: "Mechanism of Antioxidant Reaction of Vitamin E.Charge Transfer and Tunneling Effect in Proton-Transfer Reaction." J.Phys.Chem.96. 2754-2761 (1992)
• [文献書誌] U.Nagashima,K.Morokuma,H.Tanaka: "Ab Initio and Monte Carlo Study of the Structure and Stability of H^+_3(H_2)_n(n=3-16)." J.Phys.Chem.96. 4294-4300 (1992)
• [文献書誌] K.Maekawa,and A.Imamura,: "Stationary conditions of the electronic structure against the extension of molecular systems and their application to the elongation method," J.Chem.Phys.,. 98. 534-542 (1993)
• [文献書誌] H.Tatewaki,M.Tomonari: "The electronic structure of small transition metal clusters." Can.J.Chem.70. 642-656 (1992)
• [文献書誌] T.Koga,H.Tatewaki,A.J.Thakkar: "Roothaan-Hartree-Fock wave functions for atoms with Z 54" J.Phys.B.
• [文献書誌] M.Sasai,I.Ohmine,R.Ramaswamy: "Long Time Fluctuation of Liquid Water:1/f Spectrum of Energy Fluctuation in Hydrogenbond Network Rearrangement Dynamics." J.Chem.Phys.96. 3045-3053 (1992)
• [文献書誌] I.Ohmine: "Ingerent Structure Analysis of Collective Motion and Fluctuation in Liquid Water" Italian Physical Society. (1993)
• [文献書誌] D.Wales,I.Ohmine: "Structure,Dynamics and Thermodynamics of Model(H_2)_8 and(G_2O)_<20> Clusters" J.Chem.Phys.(1993)
• [文献書誌] D.Wales,I.Ohmine: "Rearrangement Model of(H_2O)_8 and(H_2O)_<20> Clusters" J.Chem.Phys.(1993)
• [文献書誌] H.Honda,K.Kitaura,K.Nishimoto: "Theoretical Study of Structure and Thermodynamic Properties of Liquid Hydrogen Fluoride." Bull.Chem.Soc.Jpn.65. 3122-3134 (1992)
• [文献書誌] I.Ohmine,H.Tanaka: "Molecular Dynamics Simulations" Springer Series in Solid State Sciences Springer Verlag, 9 (1992)