| 研究課題/領域番号 |
21K04980
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
中野 晴之 九州大学, 理学研究院, 教授 (90251363)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| キーワード | 理論化学 / 溶液内擬縮退系 / 多配置電子状態理論 / 相対論的電子状態理論 / 溶液の積分方程式理論 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、溶液内の擬縮退した複雑な電子状態の記述法としての相対論効果を含む多配置理論と、溶液内や生体内の環境の効果を有効に取り込み、自由エネルギー面を構築する溶液理論・シミュレーションの手法をあわせ開発し、従来の手法では十分に明らかにすることのできない問題に適用することを目的としている。本年度は、3D-RISM-SCF理論における溶媒分極の実装、溶媒和モデルと電子状態理論に基づくpKaの予測手法、ジアザポルフィリン-アミンハイブリッドの合成・光学特性・電気化学的挙動、ジアザポルフィリン銅錯体に関する代替合成法・励起状態ダイナミクス・一重項酸素の生成効率に及ぼす置換基の効果、等の成果を出版するとともに、方法論の開発として、4成分相対論的電子状態理論に基づくRISM-SCF法の開発、定pH MDシミュレーションと3D-RISM理論の混成手法の開発、また、これまでに開発した手法を基に、(1)プルシアンブルー類似体（PBA）のCsイオン親和性に関する格子サイズ依存性の検討、(2)MDと3D-RISM理論に基づくRBD-ACE2結合過程の解析、等を行った。
(1)では、遷移金属の置換がPBAのCsイオン吸着能に与える影響を解明するため、プルシアンブルーのFe(III)を他の遷移金属に置換し、第一原理計算による結合エネルギー解析を行った。Csイオン結合エネルギーの結果より、Cu-PBAは低いCsイオン親和性、Zn-PBAとMn-PBAは高いCsイオン親和性を持つことを明らかにした。(2)では、ACE2とSARS-CoV-2スパイクタンパク質の受容体結合ドメイン（RBD）の結合過程をMDシミュレーションと3次元RISM理論を用いて検討した。MDと3D-RISMによる包括的な解析により、RBD-ACE2結合過程におけるタンパク質構造、溶媒和熱力学特性の変化とそれらの相関を明らかにした。
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| 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
溶液内擬縮退系のための相対論効果を含む電子状態理論、あらわに溶媒を考慮した溶液内大型溶質分子の理論、いずれの項目においても予定した手法の開発を当該年度中に行うことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度である令和3年度に進めた溶液内擬縮退系のための相対論効果を含む電子状態理論、あらわに溶媒を考慮した溶液内大型溶質分子の理論の開発をさらに推進するとともに、核置換ポルフィリン類縁体の特異な低励起状態・機能と反応、光水素発生金属触媒の反応に取り組む。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
半導体部品の不足に起因して、購入を予定していた計算機が入荷しなかったこと、および、新型コロナウィルス感染症流行により、参加を予定した学会・研究会がすべてオンライン開催となったために旅費の支出がなくなったことによる。計算機が入荷し次第、購入し、計算環境を整備する。また、本年度分の旅費を、次年度の学会発表・連携研究者との研究打合せに活用する。
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