凝縮相における化学反応動力学の理論的研究

凝聚相化学反应动力学的理论研究

• 批准号: 09740415
• 负责人: 安藤 耕司
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740415/
• 关键词: プロトン移動反応; トンネル反応; 光合成反応中心; 超高速反応; 振動コヒーレンス; 分子シミュレーション; 量子化学計算; 化学反応理論; 凝縮相化学反応; 分子モデリング; 光合成色素; 光合成初期電子移動; 非平衡動力学

1. 水中のフッ化水素酸の電離の微視的機構を解析した。これまで研究してきた、酸電離の逆過程であるイオン再結合について調べた。反応半径や拡散定数など、誘電連続体モデルに基づいていた従来の描像よりも微視的なレベルで再結合反応機構を議論した。また、低温においては、プロトン移動がトンネル機構で起こり、それに水溶媒の振動が結合する可能性があるので、この現象を記述する基礎理論と計算手法について検討した。2. 凝縮相における、レーザーパルス光励起直後の非平衡状態からの、超高速非断熱遷移を記述する新理論を構築し、紅色細菌の光合成初期電子移動過程に応用した。理論的な新概念として、光励起と電子遷移の各々に結合する蛋白質環境の振動変位の方向の間の交角を明確に定義し、それに直結して、振動のコヒーレンス減衰を(現象論的ではなく)微視的に記述する方法を与えた。光合成系への応用では、実験で見出された低温における電子移動の異常な加速には、非平衡のコヒーレンス振動は(従来の考えとは異なり)余り関係なく、むしろ系の静的なエネルギー関係と媒質の量子トンネル効果の二つの因子が重要であること、スペクトルの量子ビートの解析から電子移動に伴うポテンシャル障壁などのエネルギー配置に関する定性的指標を得られる事、などを示した。3. 発色団を持つ有機分子の、(主に極性)溶媒中における電子状態ゆらぎを量子化学的に記述し、動力学シミュレーションと組合わせる計算手法と基礎理論の開発を行った。分極効果は、基本的に一電子励起配置で記述されるが、それでも考慮すべき配置の数は非常に多い。ここでは、誘電連続体中で最適化された電子波動関数への射影を取ることで、重要な配置を選び出す新手法を開発した。これを動力学シミュレーションと組合わせることによって、吸収・発光スペクトルへの動的溶媒効果を調べる研究は、現在進行中である。

1. Analysis of the mechanism of ionization of hydrated acid in water by Weishi app The reverse process of acid ionization and recombination is studied. The radius of reflection, dispersion, and inductive connection are discussed in conjunction with the reflection mechanism of the Weishi app. This paper discusses the basic theory and calculation method of the possibility of vibration combination of water solvent and its mechanism. 2. A new theory for describing the non-equilibrium state of condensation phase transition and ultra-high-speed non-intermittent heat transfer after photoexcitation is proposed. The new concept of theory is to define clearly the intersection angle between the vibration position and the electron migration direction of the protein environment, to describe the method of Weishi app. Photosynthetic systems are characterized by low temperatures, abnormal acceleration of electron movement, non-equilibrium vibrations, and the like. The relationship between the residual and the static state of the system and the quantum effect of the medium are two important factors. The analysis of the quantum effect of the medium and the electron movement are accompanied by the qualitative indicators related to the configuration of the barrier. 3. The development of electronic states in organic molecules,(mainly polar) solvents, quantum chemical descriptions, kinetic systems, combinations, computational techniques, and basic theories. Pole-splitting results are described in terms of the number of electron excitation configurations considered. A new method for optimizing the electron ratio and the number of projections in the electric field has been developed. The study of the effect of the solvent on the dynamics of the reaction is ongoing.

项目成果

安藤耕司: "溶液内や光合成反応中心の電子移動にける量子トンネル効果とコヒーレンス" 物性研究.

安藤浩司：“溶液中和光合反应中心电子转移的量子隧道效应和相干性”物理性质研究。

Koji Ando: "Acid-Base Proton Transfer and Ion Pair Formation in Solution" Advances in Chemical Physics. 110. (1999)

Koji Ando：“溶液中酸碱质子转移和离子对的形成”化学物理进展。

安藤耕司: "Solvation dynamics and electronic structure development of coumarin 120 in methanol:A theoretical modeling study" Journal of Chemical Physics. 107・12. 4585-4596 (1997)

安藤浩司：“甲醇中香豆素 120 的溶剂化动力学和电子结构发展：理论建模研究”化学物理杂志 107・12 4585-4596（1997 年）。

Koji Ando: "Nonequilibrium Oscillatory Electron Transfer in Bacterial Photosynthesis" Journal of Physical Chemistry. 102・52. 10991-11000 (1998)

安藤浩司：“细菌光合作用中的非平衡振荡电子转移”物理化学杂志 102・52（1998）。