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生体分子に代表される大きな分子は、結合部位の立体配座が変化することで膨大な数の立体異性体を生じ、その立体構造は、生物学的作用発現などの生体分子の性質や反応性を大きく左右すると考えられる。室温において相互に異性化可能な多数の立体異性体が共存する大きな分子の反応ダイナミクスを直接研究するには、個々の立体異性体を選別した分子線を発生し、立体構造を規定したもとでの衝突ダイナミクスの研究が必要不可欠となる。本研究は、大きな中性分子の立体異性体を自由に選別可能とする変調不均一電場を用いた新規手法を開発し、立体構造を規定した生体分子を用いた衝突異性化反応・衝突誘起鏡像異性体変換反応・エナンチオ選択性反応等の生体分子の立体ダイナミクスの直接観測という新規研究領域を創出することを目的とする。
本研究では、立体異性体の双極子モーメントの違いに注目し、これを利用して立体異性体を選別した分子線を発生させることを計画した。このため、初めに、可能な立体異性体のすべてをMD計算によりピックアップし、予想される個々の立体異性体構造とその双極子モーメントを量子化学計算により算出する手法を確立した。また、個々の立体異性体構造（非対称コマ分子）のシュタルクエネルギーを算出するプログラムを作成し、変調不均一電場を用いた立体異性体の選別シミュレーションプログラムを作成した。これらの理論結果に基づき、立体異性体選別に適した選別器の形状を有限要素法により設計し、シミュレーション結果に基づき最適化した後、これを試作した。
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