| 研究課題/領域番号 |
25287105
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
小松崎 民樹 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30270549)
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| 研究分担者 |
李 振風 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (90397795)
寺本 央 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (90463728)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 反応ネットワーク / 相空間構造 / 1分子時系列解析 / 反応ダイナミクス / 遷移状態 |
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| 研究実績の概要 |
化学反応を座標と共役な運動量から構成される相空間で評価することで、厳密な遷移状態およびすべての反応軌道が辿らなければならない反応経路が見出されてきた。本研究では、系の全エネルギー上昇とともに、反応の経路自体が反応座標から非反応座標に切り替わる新しい分岐現象を理論的に予言し、その実験的な検証方法を提案することに成功した。現在、日経産業新聞、月刊「化学」などでも取り上げられており、従来存在しなかった新しい反応制御への可能性が期待される。
近年、計算化学、一分子計測など、計算・実験両面から抽出される化学反応ネットワークは、ほとんどの場合、ノード数は数十から数百万あり、どのように背後の多重なキネティックスを評価できるかは未解決であった。我々はネットワーク上に定義された任意の分断面のなかでその往来の時間スケールが最も遅いものを“ネットワーク遷移状態”として定義し、ネットワークから反応時間の階層構造を抽出する方法を開発することに成功し、アリルビニルエーテルのクライゼン転位反応ネットワークに適用し、その有用性を立証した。
恣意性をできるだけ挟まない形で、ノイズの性質をできるだけ仮定しない変化点解析とファジークラスタリングを組み合わせた時系列解析手法を新規に開発し、化学エネルギーを回転の力学エネルギーに効率よく変換できる分子機械であるF1-ATPaseにおけるアデノシン三リン酸(ATP)の加水分解反応過程を調べた。その結果、結合ATP加水分解反応は、トルクやエネルギー発生量が少ないにもかかわらず、回転角度が20度ほど変化させることで、リン酸解離反応の反応障壁を大きく減少させていること、すなわち、リン酸解離反応にかけられていた「ロック」を「解除」して(ATP加水分解→リン酸解離といった)正しい反応順序を維持するための「鍵」としての役割を担っていることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (段落) |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 次年度使用額の使用計画 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 備考 |
日経産業新聞2015年9月30日1面で研究成果が取り上げられた
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