| 研究課題/領域番号 |
25410011
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
佐藤 啓文 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70290905)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 理論化学 / 量子化学 / 統計力学 / RISM |
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| 研究概要 |
我々がこれまで開発・拡張を行って来た RISM-SCF-SEDD 法は、量子化学理論と液体の積分方程式理論(RISM)を融合した方法であり、双方の利点を継承している。これまでに有機溶媒や水、電解質溶液、イオン液体などにおける化学過程を幅広く扱ってきた。計算で得られた反応の自由エネルギー変化など、概ね実験結果とも良好な一致を示しており、同法の有用性が明らかにされてきた。本年度はこの理論に基づいて様々な溶液系における化学現象について計算を行い、分子レベルでその詳細を明らかにした。具体的には以下の通りである。
（１）溶液内のメロシアン色素やGFP発色団分子をターゲットとしてその光過程を明らかにした。RISM-SCF-SEDD法のDFTで用いる汎関数の依存性は高く、定量的な議論のためには慎重な選択が求められる。
（２）溶媒和による電子状態変化は、軌道エネルギーの変化として現れる。これまでに取り組んで来たイオン化ポテンシャルのシフトの研究に加えて、CPHF方程式に基づく軌道エネルギーシフトのより詳細な定式化を行った。この方法によって、エネルギーシフトを分子を構成している各原子の寄与に分けて考察することが可能となった。
（３）リチウムイオン二次電池系で観測されるエチレンカーボネイトやビニレンカーボネイトの分解反応について調べ、その詳細な反応機構や自由エネルギー変化を明らかにした。こうした反応はリチウムをはじめとする種々のイオンの存在下で進行するが、電解質中での反応の理論的取り扱いは容易でなく、これまで殆ど事例がない。本研究ではRISM-SCF-SEDD法を用いることでこれを実現した。
（４）これまでに開発を行って来た双直交基底系第二量子化に基づく新しい共鳴構造理論の改善を検討し、従来よりも高い対称性を持つ演算子が有用であることを見いだした。
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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
当初の予定として掲げていた、溶液内のメロシアン色素やGFP発色団分子をターゲットとした光過程や、軌道エネルギー変化についての一般化は順調に遂行でき、現在学術論文として投稿するための取りまとめを行っている段階である。また、リチウム二次電池系の分解反応についての計算や、双直交基底系第二量子化に基づく新しい共鳴構造理論に関しては当初の予定を先取りして進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
ほぼ予定通り進捗しており、今後も当初の予定に基づいて課題を遂行する予定である。
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