2020 Fiscal Year Research-status Report
遷移金属錯体の励起状態における超高速緩和ダイナミクスの理論的解明
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17K05747
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
井内 哲 名古屋大学, 情報学研究科, 助教 (50535060)
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2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 遷移金属錯体 / 励起状態ダイナミクス / スピン軌道相互作用 / モデルハミルトニアン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，鉄(II)錯体の励起状態を高速計算できるモデル電子ハミルトニアンを開発し，それを用いた分子動力学シミュレーションを通じて，鉄(II)錯体の励起状態で起こるスピン状態や構造変化を伴う超高速の緩和ダイナミクスを明らかにすることである。そのため，前年度に引き続き，プロトタイプとしてトリスビピリジン鉄(II)錯体のd-d励起状態ならびに電荷移動励起状態を同時に高速計算できるモデル電子ハミルトニアンの開発を行った。
前年度までにモデル電子ハミルトニアンのおおよその開発を終え，平衡分子動力学シミュレーションを通じての検証を行ってきた。その結果をまとめて学術論文として投稿していたが，さらに高精度電子状態理論計算との比較等が必要となった。そこで非断熱動力学シミュレーションの実行も念頭に，モデルの枠組み内でスピン軌道相互作用を効率的に計算するためのプログラム開発を進めた。さらに高精度電子状態理論計算を用いて安定構造での励起エネルギーやスピン軌道相互作用を評価し，モデル電子ハミルトニアンの結果との詳細な比較を行った。また，今後の非断熱動力学シミュレーションにおいて問題が生じる可能性が見出されたため，密度汎関数法を用いた量子化学計算結果に基づいてモデル電子ハミルトニアン中のパラメータのさらなる改良を実施した。改良したモデル電子ハミルトニアンのパフォーマンスは，電子吸収スペクトルの計算やスピン軌道相互作用の再現性等を通じて検証した。一連の成果は学術論文として出版された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
令和２年度は，d-d励起状態と電荷移動励起状態を同時に計算できるモデル電子ハミルトニアンの開発に一定の成果をあげることができた。しかし，非断熱分子動力学シミュレーションの実行に至っていないため，遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発したモデル電子ハミルトニアンを用いた非断熱分子動力学シミュレーションを行い，トリスビピリジン鉄(II)錯体水溶液の光励起後の緩和過程の解析を目指す。同時に，他の錯体にも適用できるよう，できる限り汎用的なプログラムの開発を目指していく。
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| Causes of Carryover |
令和２年度は当初参加を計画していた学会が行われなかったために旅費の支出がなく，計算を効率よく進めるため，ワークステーションを追加したものの残額が生じた。残額は今後の学会参加費や適切な物品を中心に使用する予定である。
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