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2009 年度 実績報告書

計算科学によるジアリールエテンの解析

公募研究

研究領域フォトクロミズムの攻究とメカニカル機能の創出
研究課題/領域番号 21021033
研究機関株式会社三菱化学科学技術研究センター

研究代表者

中村 振一郎  株式会社三菱化学科学技術研究センター, 基盤技術研究所 計算科学技術室, 主幹研究員 (10393480)

キーワード生体材料 / 超分子科学 / モデル化 / 量子ビーム / 分子機械
研究概要

本研究は理論およびシミュレーション計算科学を活用し、実験との融合によってジアリールエテンの極限性能発見につながる解析結果を提供することを目的とした。フォトクロミック化合物の新規用途開発として、メモリー素子など既に試された用途でなく、隠れた特性を引き出すのは基礎研究であり計算科学である。
最も大きな成果は、昨年から継続して、三重項の介在を計算科学のレベルで確認したことである。色素結合の系、遷移金属結合の系という双方について、三重項を経てフォトクロミック反応が起こるという仮説の検証を進め、高精度計算とスピン軌道相互作用の見積もりによって、もはや疑いない処に至った。ただし、さまざまな理由から実験的に三重項が観測できないことが最終論文にまとめるまでに、難関として横たわっている。系間交差を可能にする要因として、重原子でなく、蛍光色素にリンクした共役系の精妙な幾何学的適合性が計算から浮かび上がった。さらにFe,Ru錯体についても、三重項が関与して反応が進行していることを確認した。異なる遷移金属原子間のスピン軌道相互作用の正確な評価は困難を極めるが、それなくしても三重項と一重項のポテンシャル面での位置関係によって明確に理解された。磁性に深く関与した生命科学関連の応用用途を提案できるであろう。
加えて、実験研究を加速した貢献として、宮坂らが観測している量子ビートQBの解析、高励起状態からの反応性増加の理論的説明、に関して本年は考察を進めた。最後に、Pt系が示すフォトクロミック反応のメカニズム解析については、計算結果というより、計算の立場から行った実験示唆(ESRの再測定)によって進展が見られた。ここでもスピンが深く関与している。これまで知られたフォトクロミック機構とは全く違うメカニズムが明らかになるであろう。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Fragment-Molecular-Orbital-Method-Based ab Initio NMR, Chemical-Shift Calculations for Large Molecular Systems2010

    • 著者名/発表者名
      Qi Gao, Satoshi Yokojima, Dmitri G.Fedorov, Kazuo Kitaura, Minoru Sakurai, Shinichiro Nakamura
    • 雑誌名

      J.Chem.Theory Comput. 6

      ページ: 1428-1444

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unusual Photochromic Behavior of C3-Methoxy-Substituted Bis(2-thienyl)perfluorocyclopentene2009

    • 著者名/発表者名
      Kingo Uchida, Hibiki Sumino, Yumiko Shimobayashi, Yousuke Ushiogi, Atsushi Takata, Yuko Kojima, Satoshi Yokojima, Seiya Kobatake, Shinichiro Nakamura
    • 雑誌名

      Bull.Chem.Soc.Jpn. 82

      ページ: 1441-1446

    • 査読あり
  • [学会発表] カットオフ長を導入したフラグメント分子軌道法による化学シフトの第一原理計算2010

    • 著者名/発表者名
      横島智、高チ、沈君偉、フェドロフ、ドミトリ、北浦和夫、櫻井実、中村振一郎
    • 学会等名
      日本化学会第90春季年会
    • 発表場所
      近畿大学本部キャンパス
    • 年月日
      2010-03-26
  • [学会発表] Theoretical chemistry in chemical industrial research, NMR-δ for large proteins via FMO method2009

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakamura
    • 学会等名
      The 3rd Theory Meets Industry International Workshop
    • 発表場所
      Japan, Nagoya
    • 年月日
      20091111-20091113
  • [学会発表] Theoretical Study of photochromic Diarylethene, Novel Quantum Yield Fluctuation and Possibility of Triplet Reaction Path2009

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakamura
    • 学会等名
      International Workshop on OrganicPhotoswitchable Multifunctional Materials
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      20091025-20091027
  • [学会発表] Theoretical Chemistry in Chemical industrial researches2009

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakamura
    • 学会等名
      CREST International Symposium on Theory and Simulations of Complex Molecular Systems International Symposium on Theory of Molecular Structure, Function and Reactivity, Celebrating Prof. Morokuma's 75th Birthday
    • 発表場所
      Kyoto Japan
    • 年月日
      20090719-20090721
  • [学会発表] Contribution of Computational Science and Simulation in Industrial Research, Focusing on Two Recent Activities : Photonic Molecular Design and NMR Chemical Shift by FMO Method2009

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakamura
    • 学会等名
      Foundations of Molecular Modeling and Simulation (FOMMS2009)
    • 発表場所
      Semiahmoo Resort Blaine,WA
    • 年月日
      20090712-20090716
  • [学会発表] La vie de chercheur industriel dont 1a formation est faite par Alain Dedieu2009

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakamura
    • 学会等名
      Mont Sainte Odile Seminar in honor of Alain Dedieu
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      20090507-20090509
  • [学会発表] フラグメント分子軌道による化学シフトの第一原理計算III2009

    • 著者名/発表者名
      横島智、Gao Qi、木村嘉朗、沈君偉、河野俊之、石田豊和、Dmitri G.Fedorov、北浦和夫、櫻井実、中村振一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] カットオフ長を導入したフラグメント分子軌道による化学シフトの第一原理計算2009

    • 著者名/発表者名
      横島智、Gao Qi、木村嘉朗、沈君偉、河野俊之、石田豊和、Fedorov Dmitri、北浦和夫、櫻井実、中村振一郎
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会(名古屋)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-09-23
  • [学会発表] カットオフ長を導入したフラグメント分子軌道によるNMRケミカルシフトの第一原理計算2009

    • 著者名/発表者名
      横島智、高チ、木村嘉朗、沈君偉、河野俊之、石田豊和、Dmitri G. Fedorov、北浦和夫、櫻井実、中村振一郎
    • 学会等名
      第12回理論化学討論会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス武田先端知ビル武田ホール
    • 年月日
      2009-05-28

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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