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2017 年度 実施状況報告書

銅錯体における光励起ダイナミクスの反応機構及び制御法の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16KT0165
研究機関琉球大学

研究代表者

東 雅大  琉球大学, 理学部, 助教 (20611479)

研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2020-03-31
キーワードビスジイミン銅(I)錯体 / 光励起ダイナミクス / 理論解析 / Au3錯体
研究実績の概要

本年度は、ビスジイミン銅(I)錯体[Cu(dmphen)2]+ (dmphen=2,9-dimethyl-1,10,phenanthroline)の励起状態のポテンシャル面の解析を行った。このビスジイミン銅(I)錯体の励起状態のうち、可視領域に大きな吸光係数を持ち、光増感剤として利用されるのは第三励起状態S3である。このS3状態へ光励起すると、内部転換・項間交差を経て、三重項励起状態T1へ到達し、再び基底状態S0に緩和することが知られているが、その途中の分子
論的機構はよく分かっていない。そこで、2つの配位子がなす角が90度で銅と配位子間の距離が等しくD2d対称性を持つS0状態の安定構造からS3状態に励起した際に、どのような状態や構造変化を経て、T1状態へ到達するかポテンシャル面を解析した。
まず、励起状態ではD2dからC2vやC2へと2つの配位子の対称性を崩した方が安定となった。また、S0状態の安定構造付近のC2vの対称性でS3/S4、S3/S2、S2/S1のエネルギーの順でポテンシャル面の最小エネルギー交差点が見つかり、S3からS1まで緩和がスムーズに起きると考えられる。さらに、S1の安定構造に緩和すると、T1~T4状態との最小エネルギー交差点はエネルギーがより高くなるため、三重項状態への項間交差は起こり辛いと考えられる。これらの結果は、過去の理化学研究所の田原グループの実験結果と一致するものである。
また、類似の光励起ダイナミクスとして、Au3錯体のポテンシャル面の解析も進めている。Au3錯体は基底状態ではAu3つが折れ曲がり緩く結合した状態だが、光励起によりAu3つが直線状になり、また強く結合することが知られていが、その途中のメカニズムはよく分かっていない。そこで、基底状態と励起状態のAu3錯体のポテンシャル面の解析を行っている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度はビスジイミン銅(I)錯体の一重項のS0~S3状態と三重項のT1~T4状態のポテンシャル面の解析を行った。当初の予定通り、本研究はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後、ポテンシャル面の情報に基づいて、内部転換・項間交差を考慮した光励起ダイナミクスの分子動力学シミュレーションを行う予定である。第三励起状態S3からの緩和ダイナミクスの経路と寿命を追跡し、錯体の構造や溶媒和、非断熱・スピン軌道カップリングを解析して状態間遷移が起きるメカニズムを解明する。

次年度使用額が生じた理由

今年度は、学会での研究成果発表のために旅費40万円を計上していたが、都合がつかず約30万円の残額が生じた。この残額は、来年度にファイルサーバ等の物品購入に使う予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Theoretical analysis of the domain-swapped dimerization of cytochrome c: An MD and 3D-RISM approach2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Norio、Higashi Masahiro、Motoki Hideyoshi、Hirota Shun
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 148 ページ: 025102 (7pages)

    • DOI

      10.1063/1.5009785

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural properties determining low K+affinity of the selectivity filter in the TWIK1 K+channel2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukamoto Hisao、Higashi Masahiro、Motoki Hideyoshi、Watanabe Hiroki、Ganser Christian、Nakajo Koichi、Kubo Yoshihiro、Uchihashi Takayuki、Furutani Yuji
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 293 ページ: 6969-6984

    • DOI

      10.1074/jbc.RA118.001817

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cinchona-Based Primary Amine Catalyzed a Proximal Functionalization of Dienamines: Asymmetric α-Fluorination of α-Branched Enals2017

    • 著者名/発表者名
      Arimitsu Satoru、Yonamine Tsunaki、Higashi Masahiro
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 7 ページ: 4736~4740

    • DOI

      10.1021/acscatal.7b01178

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two Furanosesterterpenoids from the Sponge Luffariella variabilis2017

    • 著者名/発表者名
      Ahmadi Peni、Higashi Masahiro、Voogd Nicole J. de、Tanaka Junichi
    • 雑誌名

      Marine Drugs

      巻: 15 ページ: 249 (8pages)

    • DOI

      10.3390/md15080249

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 凝縮系の励起状態反応ダイナミクスの定量的理解を目指して2018

    • 著者名/発表者名
      東 雅大
    • 学会等名
      第32回量子系分子科学研究セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantitative evaluation of site energies and their fluctuations of pigments in the light-harvesting complex with an efficient method for generating a potential energy surface2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Higashi and Shinji Saito
    • 学会等名
      255th ACS National Meeting & Exposition
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical analysis of regio- and stereoselectivity of new organic reactions2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Higashi
    • 学会等名
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical investigation of excited-state reactions and properties in condensed phases2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Higashi
    • 学会等名
      前瞻跨領域基礎科學中心 尖端生物分子探測 専題演講
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Toward quantitative understanding of excitation energy transfer in light-harvesting complexes2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Higashi
    • 学会等名
      The 9th Conference of the Asian Consortium on Computational Materials Science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高効率ポテンシャル関数生成手法による光捕集アンテナ中の色素の励起エネルギーの大きさと揺らぎの定量的評価2017

    • 著者名/発表者名
      東 雅大
    • 学会等名
      レア・イベントの計算科学
    • 招待講演
  • [学会発表] 凝縮系の反応ダイナミクスを記述可能な計算手法の開発と応用2017

    • 著者名/発表者名
      東 雅大
    • 学会等名
      北大理論化学研究会:実践理論化学の最前線
    • 招待講演
  • [学会発表] シンコナアルカロイド触媒を用いたα,β-不飽和アルデヒドの高立体選択的フッ素化反応に関する理論的研究2017

    • 著者名/発表者名
      東 雅大,喜屋武 茜,亀井 翔矢,與那嶺 綱希,有光 暁
    • 学会等名
      第20回理論化学討論会

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公開日: 2018-12-17  

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