一般化スピン軌道(GSO)を用いた分子磁性と超伝導発現機構に関する理論的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204061
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山口 兆 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80029537)
• 研究分担者: 川上 貴資 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30321748)
• キーワード: 一般化スピン軌道 / GSO HF / GSO DFT / スピンフラストレーション / Cr_3,Cr_4クラスター / Mn_4O_4クラスター

研究概要

本年度は一般化スピン軌道(general spin orbital (GSO))を使用するハートリー・フォック(GSO HF)および密度汎関数(GSO DFT)法に基づくab initio計算ソフトウェアの開発と整備を行い、種々のスピンフラストレーション系のモデルクラスターに適用し、その有効性と改良点を検討した。さらに設備費を用いてワークステーションクラスターを構築し、併列計算実行のためのハードウェアの整備を実行し、汎用ソフトウェアであるG98プログラムを用いて併列計算の効率に関する詳細な検討を実行し、来年度以後のGSO HFおよびGSO-DFTソフトウェアの併列計算ソフト化への見通しを得た。以下に計算結果について具体的成果を述べる。まず、正三角形および正四面体形のCr_3,Cr_4クラスターのGSO DFT(HF)計算を実行し、Cr-Cr問の有効交換積分値を求める手法(既知開発)を適用したところ、全て等価な値となり、実例を再現し、計算法の妥当性を示した。さらに、キュバン型のMn_4O_4クラスターに上記方法を適用し、同様の計算を実行したところ、実例の傾向を良く再現した。さらに、これらの計算結果から、スピンフラストレーション系の電子状態を特徴づける化学結合インデックスとして、有効結合次数、有効スピン密度、情報エントロピー、ラジカル指数を計算し、上記クラスターはいわゆる強相関電子系の典型例であることを解明した。また、上記手法の応用例として、三角スピン配列を持つ、有機ラジカルクラスター(カルベン、ニトロキシドなど)の計算を実行し、ラジカル間の有効交換積分値の非経験的見積りを実行し、実例の傾向と良く一致した結果を得た。さらに、これらの系についても上記化学結合指数を計算し、その化学結合特性を解明した。

研究成果

• [文献書誌] S.Yamada, K Yamaguchi et al.: "Theoretical study on second hyperpolarizability for cationic pyridine derivative"Mol. Phys.. 100. 1839-1846 (2002)
• [文献書誌] Y.Kitagawa, K.Yamaguchi et al.: "Instability of a system and its estimation in terms of the hybrid density functional (MEDF) approach"Mol. Phys.. 100. 1829-1839 (2002)
• [文献書誌] H.Isobe, K.Yamaguchi et al.: "Extended Hartree-Fock (EHF) theory of chemical reactions VI. Hybrid DFT and post Hartree-Fock approaches for concerted and nonconcertedtransition structures of the Dield-Alder reaction"Mol. Phys.. 100. 717-727 (2002)
• [文献書誌] T.Kawakami, K.Yamaguchi et al.: "Theoretical investigation of magnetic parameters in two dimensional shects of pure organic BEDT-TTF and BETS molecules by using ad initio MO and DFT methods"Mol. Phys.. 100. 2641-2652 (2002)
• [文献書誌] K.Yamaguchi et al.: "Spin-mediated superconductivity in cuprates, organic conductors and π-d coniugated systems"Coord. Chem. Rev.. 226. 235-249 (2002)
• [文献書誌] Y.Takano, K.Yamaguchi et al.: "Hybrid DFT studies on the magnetic interaction and weak covalent bonding for phenalenyl radical dimer pair"J. Am. Chem. Soc.. 124. 11122-11130 (2002)
• [文献書誌] M.Nakano, K.Yamaguchi et al.: "Density analysis of imaginary part of y related to two-photon absorption"Chem. Phys. Lett.. 356. 462-468 (2002)
• [文献書誌] M.Nakano, K.Yamaguchi: "Qantum-phase dynamics of dimer systems interacting with a two-mode squeezed coherent field"J. Chem. Phys.. 117. 10069-10081 (2002)
• [文献書誌] H.Fujita K.Yamaguchi et al.: "A new strategy of enhancing two-photon absorption in conjugated molecules Introduction of charged defects"Chem. Phys. Lett.. 358. 435-441 (2002)
• [文献書誌] Y.Takano, K.Yamaguchi et al.: "Effective exchange integrals and chemical indices for a phenalenyl radical dimeric pair"Chem. Phys. Lett.. 358. 17-23 (2002)
• [文献書誌] M.Nakano, K.Yamaguchi et al.: "Theoretical study on second hyperpolarizabilitics of phenylacetylene dendrimer ; Toward an understanding of structure property relaroiu in NLO respoces of fractal antena dendrimers"J. Am. Chem. Soc.. 124. 9648-9655 (2002)
• [文献書誌] Y.Takano, K.Yamaguchi et al.: "Theoretical studies of magnetic interactions in Mn(II)(hfac)2{di-(4-pyridyl)phenylcarbene} and Cu(II)(hfac)2{di-(4-pyridyl)phenylcarbene}"J. Am. Chem. Soc.. 124. 450-461 (2002)
• [文献書誌] A.nakamura, N.Ueyama, K.Yamaguchi: "Structures, Reactions and functions of d-d and d-π Conjugated Systems"KODANSHA. 351 (2002)
• [文献書誌] 大川尚士, 伊藤翼編: "集積型金属錯体の科学-物質機能の多様性を求めて-"化学同人. 273 (2002)