公募班（2018-2019）

分子性結晶内の分子物性と反応過程の理論的研究

キーワード

理論計算、分子結晶、遷移金属錯体、励起スペクトル、発光スペクトル、励起状態、結晶反応

研究概要

ソフトクリスタルは理論化学・計算化学研究にとって極めて挑戦的な研究対象である。通常、結晶のような無限系には平面波基底を使用し、周期境界条件下でのDFT計算を適用するが、ソフトクリスタル研究分野で研究対象となる結晶内での発光現象や有機分子のセンサー機能は、結晶内において特定の分子が励起して発光する過程や有機分子を配位して吸収スペクトルが変化する現象を理論的に計算しなくてはいけない。周期境界条件下での平面波基底ＤＦＴ計算はＧＧＡ汎関数しか事実上使用できないし、post-Hartree-Fock法は適用が極めて困難であり、そのような現象には適していない。我々は、すでに、分子性結晶の電子状態計算と構造最適化のためのＱＭ/ＭＭ法を開発しているが、この方法を用いると、分子性結晶の中での励起状態や吸収スペクトルの高精度計算が可能である。

本研究では、分子性結晶内における金(I)錯体の発光スペクトルとその結晶相依存性を明らかにすること、ならびに、ニッケル(II)錯体の有機分子、具体的にはメタノールの配位によるスピン転移とセンサー機能の関連について、ＱＭ/ＭＭ法に基づく理論研究を行い、それらの現象の微視的過程の解明と分子論的予測を試みる。なお、この方法では、結晶内での励起状態の構造最適化も可能である。

研究業績

査読付発表論文

A01-18

"Dependence of Absorption and Emission Spectra on Polymorphs of Gold(I) Isocyanide Complexes: Theoretical Study with QM/MM Approach" S. Aono, T. Seki, *H. Ito, *S. Sakaki, J. Phys. Chem. C, 123, 4773-4794 (2019).(領域内共同研究　A02-01 伊藤_肇)
DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b10602
"Theoretical Insight into Gate-Opening Adsorption Mechanism and Sigmoidal Adsorption Isotherm into Porous Coordination Polymer" J. Zheng, S. Kusaka, R. Matsyda, *S. Kitagawa, *S. Sakaki, J. Am. Chem. Soc., 104, 13958-13969 (2018).
DOI: 10.1021/jacs.8b09358
"QM/MM Approach to Isomerization of Ruthenium(II) Sulfur Dioxide Complex in Crystal; Comparison with Solution and Gas Phases" S. Aono, *S. Sakaki, J. Phys. Chem. C, 122, 20701-20716 (2018).
DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b04774