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2019 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
研究機関京都大学

研究代表者

東 雅大  京都大学, 工学研究科, 准教授 (20611479)

研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2021-03-31
キーワード光励起ダイナミクス / ビスジイミン銅(I)錯体 / 金(I)三量体錯体 / HBT / TCNQ / 溶媒効果 / 理論解析
研究実績の概要

本年度は、様々な分子における光物性の解析を行った。
まず、昨年度に引き続き、水溶液中の金(I)三量体の光励起ダイナミクスを解析した。金(I)三量体錯体は、一重項基底状態では金イオン3つが折れ曲がり緩く結合した状態であるが、光励起すると系間交差が起きて三重項励起状態となり、3つの金イオンが直線状になり強く結合する。この一重項基底状態と三重項励起状態の構造を第一原理分子動力学シミュレーションで解析したが、用いる密度汎関数により結果が大きく異なること、また初期構造依存性が強く、サンプリングに長時間を要することが明らかになった。引き続き、詳細な解析を進める予定である。
また、2-(2'-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾール(HBT)の励起状態分子内プロトン移動(ESIPT)における溶媒依存性の解析も行った。このHBTは光励起によりESIPTが起きる典型的な分子であるが、溶媒によりESIPTが起きたり起きなかったりすることが実験的に知られていたが、その理由は不明であった。そこで、量子化学計算を用いて解析したところ、溶媒のプロトン受容性が強いとHBTの分子内水素結合が阻害され、ESIPTが起きないことが明らかになった。また、溶媒のプロトン受容性が弱いとHBTがねじれて励起状態と基底状態とのエネルギー差が小さくなり基底状態に失活しやすいことも分かった。現在、論文を投稿する準備を進めている。
さらに、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)の励起エネルギーの溶媒依存性の解析も行った。TCNQの励起エネルギーは溶媒の違いにより特異な挙動を示すことが実験的に知られていたが、その理由は不明であった。そこで、量子化学計算と分極連続体モデルを用いて解析したところ、定性的な傾向を再現することに成功し、溶媒の電子分極が重要であることが明らかになった。今後も引き続き詳細な解析を進める予定である。

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

当初の予定とは異なるが、様々な分子の光物性の解析を行い、特に溶媒が光物性に与える影響を明らかにした。研究はおおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

今後、金(I)三量体やTCNQの光物性の解析を引き続き進め、論文としてまとめる予定である。

次年度使用額が生じた理由

本科研費を用いて2020年3月に理論化学会キックオフシンポジウムおよび日本化学会第100春季年会、研究会「化学反応のポテンシャル曲面とダイナミックス」に学生1名とともに出席予定であったが、新型コロナウイルスの影響のため、いずれも中止または延期となったため、残額が生じた。残額は次年度に研究成果を発表するために使用する予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Kabirimine, a New Cyclic Imine from an Okinawan Dinoflagellate2019

    • 著者名/発表者名
      Hermawan Idam、Higa Mikako、Hutabarat Philipus Uli Basa、Fujiwara Takeshi、Akiyama Kiyotaka、Kanamoto Akihiko、Haruyama Takahiro、Kobayashi Nobuyuki、Higashi Masahiro、Suda Shoichiro、Tanaka Junichi
    • 雑誌名

      Marine Drugs

      巻: 17 ページ: 353~353

    • DOI

      10.3390/md17060353

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Water Addition on a Catalytic Fluorination of Dienamine2019

    • 著者名/発表者名
      Kuraoku Daiki、Yonamine Tsunaki、Koja Genta、Yoshida Norio、Arimitsu Satoru、Higashi Masahiro
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 24 ページ: 3428~3428

    • DOI

      10.3390/molecules24193428

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Site-Dependent Fluctuations Optimize Electronic Energy Transfer in the Fenna?Matthews?Olson Protein2019

    • 著者名/発表者名
      Saito Shinji、Higashi Masahiro、Fleming Graham R.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 123 ページ: 9762~9772

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.9b07456

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] HBTの励起状態分子内プロトン移動における溶媒依存性に関する理論的研究2020

    • 著者名/発表者名
      仲 啓志,東 雅大,佐藤 啓文
    • 学会等名
      研究会「凝縮系の理論化学2020」
  • [学会発表] 水溶液中の金三量体錯体の電子状態に関する理論的研究2019

    • 著者名/発表者名
      比嘉未香子,東雅大
    • 学会等名
      第22回理論化学討論会
  • [学会発表] Theoretical study on excitation energy transfer in photosynthetic proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Higashi
    • 学会等名
      The 10th Conference of the Asian Consortium on Computational Materials Science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光合成タンパク質複合体の機能解明を目指して2019

    • 著者名/発表者名
      東 雅大
    • 学会等名
      QIQBセミナー「量子化学と量子情報・量子生命の接点」
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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