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2011 年度 実績報告書

少数原子クラスター内包系のスピン・構造状態制御による物性発現機構の理論的解明

研究課題

研究課題/領域番号 23350064
研究機関大阪大学

研究代表者

奥村 光隆  大阪大学, 理学研究科, 教授 (40356712)

研究分担者 山中 秀介  大阪大学, 理学研究科, 助教 (10324865)
北河 康隆  大阪大学, 理学研究科, 助教 (60362612)
川上 貴資  大阪大学, 理学研究科, 助教 (30321748)
長尾 秀美  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (30291892)
キーワードナノ材料 / 理論計算 / サブナノクラスター / 光特性 / 磁気特性 / 化学反応性
研究概要

有限個の原子から構成される巨大分子、複核の金属錯体やシングルナノサイズ以下のクラスター等の系では、バルク固体とは異なる擬縮重した電子状態に由来する開殻電子が誘起する電荷分極やスピン分極が物性発現に非常に重要な役割を果たす。その代表例が磁気的な性質であるが、この磁性を発現する電子状態が光学特性、電気伝導性や化学反応性に影響を与えて、特異な物性が発現することがある。このような特性は、それらの系に含まれる原子数の増滅や立体構造の変化により大きく変化させることが可能となることが予想される。しかしながら、具体的な構造と物性の関連性は、明らかになっていない。そこで我々は、第一原理計算等によりこのようなシングルナノサイズ以下の実在系及びモデル系を系統的に解析し、擬縮重した電子状態に連動する物性発現機構を理論的に解明する。
特にそれら諸物性が、配位子やイオンなどの存在による化学的圧力や系に含まれる多核金属原子集合体等の立体構造や構成する原子数の変化によりどのように変化するかについて詳細に検討する。また、対象となる物質系を単に有機、無機材料や金属、非金属という元素由来の分類学ではなく、より根源的な擬縮重する電子状態に由来する物性発現機構の理解という観点から俯瞰的にとらえ、第一原理的な理論計算等により得られる情報から対象系の物性・機能の合理的な解釈を試みるものである。このような概念形成は、ボトムアップで新規機能性物質を構築していくための礎になると考えられる。

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

グラフェン上への酸素吸着、多核金クラスター錯体の光吸収などの理論計算において、成果が上がりつつ有り、おおむね順調である。

今後の研究の推進方策

次年度には,さらなる大規模系への展開も見据えて主メモリーの搭載量の大きなマルチコアcpu搭載の計算機を購入し、実在系への展開を促進させる。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Does B3LYP correctly describe magnetism of manganese complexes with various oxidation numbers and various structural motifs?2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamanaka, K. kanda, T. Saito, Y. Kitagawa, T. Kawakami, M. Ehara, M. Okumura, H. Nakamura, K. Yamaguchi
    • 雑誌名

      CHEMICAL PHYSICS LETTERS

      巻: 519-20 ページ: 134-140

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2011.11.025

  • [雑誌論文] Catalytically highly active top gold atom on palladium nanocluster2012

    • 著者名/発表者名
      H. J. Zhang, T. Watanabe, M. Okumura, M. Haruta, N. Toshima
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 11 ページ: 49-52

    • DOI

      10.1038/NMAT3143

  • [雑誌論文] Stable Dispersions of PVP-Protected Au/Pt/Ag Trimetallic Nanoparticles as Highly Active Colloidal Catalysts for Aerobic Glucose Oxidation2011

    • 著者名/発表者名
      H. J. Zhang, M. Okumura, N. Toshima
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 115 ページ: 14883-14891

    • DOI

      10.1021/jp203457f

  • [雑誌論文] Electron Conductivity in Modified Models of Artificial Metal-DNA Using Green's Function-Based Elastic Scattering Theory2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakanishi, M.Okumura
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 366-375

    • DOI

      10.1246/bcsj.20100207

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study of intra- and inter-chain magnetic interactions in [Ni(chxn)(2)Br]Br(2)2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kitagawa, M.Okumura
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 30 ページ: 3116-3120

    • DOI

      10.016/j.poly.2011.03.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study on singlet oxygen adsorption onto surface of graphene-like aromatic hydrocarbon molecules2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kinoshita, T.Kawakami,, M.Okumura
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 30 ページ: 3249-3255

    • DOI

      10.1016/j.poly.2011.04.036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical studies of d-d and d-pi-d magnetic interactions in (EDT-TTFVO)(2)FeBr(4) crystals2011

    • 著者名/発表者名
      M.Takenaka, T.Kawakami,, M.Okumura
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 30 ページ: 3284-3291

    • DOI

      10.1016/j.poly.2011.07.020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical studies of host-guest interaction in the cavity of the nanoporous [Rh(2)bza(4)pyz](n) crystal2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kawakami, M.Okumura
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 30 ページ: 3292-3297

    • DOI

      10.1016/j.poly.2011.07.021

    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical investigation of the hetero-junction effect in polymer stabilized precious metal clsuters2012

    • 著者名/発表者名
      奥村光隆
    • 学会等名
      GRI Symposium III on Cluster Science
    • 発表場所
      トヨタコンポン研(愛知)(招待講演)
    • 年月日
      2012-02-08
  • [学会発表] Theoreitcal Calculations for the Hetero-Junction Effect for Precious Metal Cluster catalysts2011

    • 著者名/発表者名
      奥村光隆
    • 学会等名
      ICCMSE-2011
    • 発表場所
      G-Hotel Halkidiki(ギリシャ)
    • 年月日
      2011-10-07
  • [学会発表] DFT Calculations for the Hetero-Junction Effect for Precious Metal Cluster catalysts2011

    • 著者名/発表者名
      奥村光隆
    • 学会等名
      QSCP-XVI
    • 発表場所
      石川県立美術館(石川県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] Theoretical investigation for the stability of the Concave-Bound Cyclopentadienyl Iron Complex of Sumanene2011

    • 著者名/発表者名
      奥村光隆
    • 学会等名
      ISTCP-VII
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-06

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公開日: 2013-06-26  

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