2019 Fiscal Year Research-status Report
銅錯体における光励起ダイナミクスの反応機構及び制御法の解明
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16KT0165
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
東 雅大 京都大学, 工学研究科, 准教授 (20611479)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2021-03-31
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| Keywords | 光励起ダイナミクス / ビスジイミン銅(I)錯体 / 金(I)三量体錯体 / HBT / TCNQ / 溶媒効果 / 理論解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、様々な分子における光物性の解析を行った。
まず、昨年度に引き続き、水溶液中の金(I)三量体の光励起ダイナミクスを解析した。金(I)三量体錯体は、一重項基底状態では金イオン3つが折れ曲がり緩く結合した状態であるが、光励起すると系間交差が起きて三重項励起状態となり、3つの金イオンが直線状になり強く結合する。この一重項基底状態と三重項励起状態の構造を第一原理分子動力学シミュレーションで解析したが、用いる密度汎関数により結果が大きく異なること、また初期構造依存性が強く、サンプリングに長時間を要することが明らかになった。引き続き、詳細な解析を進める予定である。
また、2-(2'-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾール(HBT)の励起状態分子内プロトン移動(ESIPT)における溶媒依存性の解析も行った。このHBTは光励起によりESIPTが起きる典型的な分子であるが、溶媒によりESIPTが起きたり起きなかったりすることが実験的に知られていたが、その理由は不明であった。そこで、量子化学計算を用いて解析したところ、溶媒のプロトン受容性が強いとHBTの分子内水素結合が阻害され、ESIPTが起きないことが明らかになった。また、溶媒のプロトン受容性が弱いとHBTがねじれて励起状態と基底状態とのエネルギー差が小さくなり基底状態に失活しやすいことも分かった。現在、論文を投稿する準備を進めている。
さらに、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)の励起エネルギーの溶媒依存性の解析も行った。TCNQの励起エネルギーは溶媒の違いにより特異な挙動を示すことが実験的に知られていたが、その理由は不明であった。そこで、量子化学計算と分極連続体モデルを用いて解析したところ、定性的な傾向を再現することに成功し、溶媒の電子分極が重要であることが明らかになった。今後も引き続き詳細な解析を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定とは異なるが、様々な分子の光物性の解析を行い、特に溶媒が光物性に与える影響を明らかにした。研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、金(I)三量体やTCNQの光物性の解析を引き続き進め、論文としてまとめる予定である。
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| Causes of Carryover |
本科研費を用いて2020年3月に理論化学会キックオフシンポジウムおよび日本化学会第100春季年会、研究会「化学反応のポテンシャル曲面とダイナミックス」に学生1名とともに出席予定であったが、新型コロナウイルスの影響のため、いずれも中止または延期となったため、残額が生じた。残額は次年度に研究成果を発表するために使用する予定である。
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