公募班（2020-2021）

周期的QM/MM法によるソフトクリスタルの構造と電子状態制御に関する理論研究

キーワード

周期的QM/MM法、ソフトクリスタル、遷移金属錯体、密度行列繰込み群、ベイポクロミズム、メカノクロミズム

研究概要

気相・液相中の孤立分子の理論計算は近年、著しく普及が進んでいるが、ソフトクリスタルの化学で対象とする「分子結晶における分子」の電子状態、物性・反応性に関する理論的研究は進展が遅れている。本研究では、周期的QM/MM法に基づいて結晶場中の分子を計算するための手法を確立する。特に、金属－金属間相互作用やπ－πスタッキング相互作用のような、分子性結晶中で分子同士を繋ぐ非古典的な相互作用に注目し、こうした相互作用が本質を担うソフトクリスタルのベイポクロミズムやメカノクロミズム現象の分子論的メカニズムを解明する。具体的には、（１）密度行列繰込み群と周期的QM/MM法を組み合わせた分子性結晶の高精度計算解析手法の開発、（２）結晶中の錯体分子におけるパッキング効果と配位構造に与える影響の定量化、（３）分子間相互作用が駆動するメカノクロミズム現象やベイポクロミズム現象の理論化学研究、を本領域研究において進め、分子間相互作用の精密解析・予測に基づいてソフトクリスタルの理論を確立する。

研究業績

査読付発表論文

A01-33

"Theoretical Studies of Reaction Mechanisms for Half-Titanocene-Catalyzed Styrene Polymerization, Ethylene Polymerization, and Styrene-Ethylene Copolymerization: Roles of the Neutral Ti(III) and the Cationic Ti(IV) Species" J. Yi, *N. Nakatani, N. Tomotsu, K. Nomura, M. Hada, Organometallics, 40, 643-653 (2021).
DOI: 10.1021/acs.organomet.0c00715
"Transmission Electron Microscopy Study of the Morphology of Ices Composed of H2O, CO2, and CO on Refractory Grains" A. Kouchi, M. Tsuge, T. Hama, Y. Oba, S. Okuzumi, S. Sirono, M. Momose, N. Nakatani, K. Furuya, T. Shimonishi, T. Yamazaki, H. Hidaka, Y. Kimura, K. Murata, K. Fujita, S. Nakatsubo, S. Tachibana, N. Watanabe, Astrophys. J., 918, 45 (2021).
DOI: 10.48550/arXiv.2109.03404

国際学会発表

A01-33

"Linear response theory and 2nd-order perturbation theory on the DMRG wavefunction" N. Nakatani (Invited), Norway-Japan symposium on theoretical and experimental chemistry of complex systems (Online, March 15-16, 2022)
"TDDFT studies on the XANES spectra of Ti and V complex catalysts" N. Nakatani (Invited), Japan-Norway Bilateral Symposium from Fundamental Chemistry to Porous Materials: Theory and Experiment (Online, Aug. 20-21, 2020)