分子軌道法を用いた非周期性高分子の理論的重合法による電子状態の計算

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04453016
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 今村 詮 広島大学, 理学部, 教授 (70076991)
• 研究分担者: 青木 百合子 広島大学, 理学部, 助手 (10211690) ; 上田 一義 広島大学, 理学部, 助手 (40223458) ; 落合 洋 広島大学, 理学部, 助教授 (50033840)
• キーワード: 理論的重合法 / 非周期性高分子 / 局所状態密度 / ポリアセチレン / ポリペプチド / 水素結合系 / MOPAC / Gaussian70

研究概要

これまで、理論的重合法のプログラムは、拡張ヒュッケル法のレベルでは完成し、ポリエチレンやポリプロピレンに応用してきた。本年度は、トランス型、トランス-シソイド型、シス-トランソイド型を含むポリアセチレンに応用し、その局所状態密度を計算し、このような擬一次元電気伝導体において、鎖間を電子がホッピングして移動しやすいサイトを予測できることを示した。また、ポリシランにも適用して、ポリエチレンに比してポリシランのバンド構造の特色をあきらかにした。さらに、われわれはこの理論的重合法とプログラムパッケージMOPACを結合させることにより、MNDO法、PM3法、AM1法等で、非周期性高分子に適用できるようなプログラムを、ポリペプチドのモデル化合物、すなわち、グリシンやL-アラニンのオリゴマーに応用した。その結果、このようなポリペプチドがα-ヘリックスをつくるときは、末端の水素結合が完全でない部分は、バルクの部分と構造ならびに電子状態に顕著な相違があることを明らかにした。現在、二十種類のアミノ酸残基が任意に組み込まれたポリペプチドも計算できるように、プログラムを作成中である。さらに、より近似の高い計算をするために、理論的重合法にab initio法を取り込んだプログラムを作成中である。具体的には、Gaussian70プログラムを、われわれの理論的重合法と結合させている。現在、水が互いに水素結合してネットワークを作っている系に適用し、この方法の信頼性の高さと、応用性の広さが期待できる結果を得ている。

研究成果

• [文献書誌] 三谷昌輝: "A novel molecular orbital method for the calculations of polymers with local aperiodic part- The combination of the elongation method with the supercell method." J.Chem.Phys.,. 100(印刷中). (1994)
• [文献書誌] 青木百合子: "A Density Functional Elongation Method for the Theoretical Synthesis of Aperiodic Polymers." Int.J.Quantum Chem.,. (印刷中).
• [文献書誌] 今村詮: "Calculation of the Electronic Structure of Various Aperiodic Polymers by an Elongation Method." Int.J.Quantum Chem.,. (印刷中).
• [文献書誌] 河野雄次: "A molecular orbital study on the effects of electron correlation on the unique N-N bond in nitramines." Chem.Phys.Lett.,. 214. 603-608 (1993)
• [文献書誌] 前川浩二: "Stationary Space Analysis of the Electronic Structure of Polymer System:From Cluster Model to Cluster- Series Model." J.Chem.Phys.,. 98. 7086-7091 (1993)
• [文献書誌] 前川浩二: "Stationary Conditions of the Electoronic Structures Against the Extension of Molecular Systems and their Application to the Elongation Method." J.Chem.Phys.,. 98. 534-542 (1993)