ナノ系の化学反応性と電子構造に関する量子化学的方法論の開発と応用

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04F04812
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 青木 百合子 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TIAN Wei Quan 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 外国人特別研究員
• Keywords: Elongation法 / 励起状態 / 配置間相互作用 / 金属クラスター

Research Abstract

巨大系に対する励起状態の計算方法の確立を目指しプログラム開発を進めている。高分子や表面・固体における励起状態の記述は、化学反応性を論じる上で極めて重要であるにもかかわらず、系が巨大なために全系をまともに扱うことができないのが現状である。そこでまず、高分子の各セグメント上に局在化した領域局在化軌道をElongation法によって作成し、それらの領域局在化軌道を基底とした配置間相互作用計算を行うための定式化とプログラミング開発を行う。つまり、各セグメント上の領域局在化軌道内での励起状態間の線形結合により、エキシトン型の励起子として扱うため、巨大系にたいしても極めて効率良く励起状態の記述が可能になる。本方法を、半経験的および非経験的分子軌道法、密度汎関数法のレベルで実行可能になるように、受入研究者が開発したGAMESS-Elongation法プログラムと結合させ、さらには、本方法を並列計算が可能となるよう、パラレルに向けたプログラム開発と計算の実行を行っている。一方、本方法で金属を含む凝集系にも適用可能にするよう開発中である。その前段階としてAuPt, Au_6Ptなどの金属錯体クラスターの密度汎関数法レベルでの計算も行い、電子状態と状態密度の関係を調べることでそれらが構造や反応性に及ぼす影響を解析した。それにより、Pt原子へのドーピングによってAuクラスターの化学的regioselectivityが変化することやポピュレーション解析によってAu原子からPt原子への電荷移動が起こっていることなどが明らかになったため、その成果をまとめ、現在投稿査読中である。