量子化学計算とシミュレーションを用いた柔軟な分子のビルドアップ機構の理論的解明

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金属原子とペプチド分子からなる巨大環状錯体（超分子ナノ構造体）の生成過程について、化学反応経路自動探索法GRRMを用いて、初期過程の分子会合過程を量子化学計算を用いて調べた。また、巨大環状錯体の光学特性を調べるための円二色性（CD）測定の結果を、量子化学計算を用いて解析を行った。一方、二水素錯体を用いた水素分子（あるいは重水素分子）の吸着反応を量子化学計算法を用いてギブズエネルギーを計算して実測と比較した。温度に依存したギブズエネルギーから信頼度の高い密度汎関数法を明らかにし、H2/D2の分離能の予測法を確立した。さらに、以下のような架橋ネットワーク構造生成過程の反応シミュレーション法を開発した。１．分子触媒を用いた架橋ネットワーク構造生成過程のためのCat-GRRM/MC/MD法の開発：熱硬化性樹脂生成において、近接する分子との相互作用によって活性化エネルギーが下がる反応過程を考慮した反応シミュレーションを開発することで、実験と遜色ない力学特性を得ることが出来た。２．多段階可逆反応経路を経由する架橋ネットワーク構造生成過程のためのMultistep-GRRM/MC/MD法の開発：GRRMを用いて得られる中間体を経由するケースで、吸熱反応過程にも対応した反応シミュレーション法を開発した。導電性高分子を用いた化学増強型SERS（表面増強ラマン分光法）によって試料中の分子の振動をレーザーで測定することで高感度に分子の分析を行うことができる。化学増強型SERSの発現機構について、量子化学計算を用いた電子構造から考察を行った。