有機強磁性高分子設計のための電子状態重合法の開発

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以前に、二個の分子をつなぐことにより有機強磁性高分子を設計するための簡単なルールを提出し、スピン多重度を高精度の計算をすることなく知るためのインデックスとしてLij_<min>が有効であることを示したので、今年度はいくつかのモデル系や現実に知られている系に適用し、複数個の分子が結合した系に対して高スピン状態としての可能性を示すインデックスを定義した。これらの信頼性を確かめるために電子相関の効果を入れたab initio分子軌道計算を行い、高スピン状態と低スピン状態のエネルギー差を求めることにより、インデックスの信頼性が高いことを示した。さらに、平面からずれた分子間の結合の仕方に対しても適用可能がどうが調べるために、種々の共役炭化水素系のクラスターの構造最適化を行い、得られたエネルギー差とヒュッケル法のレベルで定義されたLij_<min>の間に比例関係があることも示すことができた。一方、高分子における各セグメント上に局在化した分子軌道からこのようなインデックスが求められるよう発展させた。まず、以前から開発を手がけている不規則高分子のための理論的重合法を本研究に適用できるよう、プログラムパッケージgamessへの組み込みを行い、一定の計算時間で効率良く(H_2O)_nをはじめ種々の分子間相互作用からなるクラスターを伸長していくことが可能となった。本方法を化学結合系の高分子に適用できるようにし、,さらに高スピン状態を保持しながらクラスターを伸長できるよう、非制限Hartree-Fock法のレベルに拡張し、第一段階としてMethyleneラジカルからなる一次元鎖等のモデルクラスターに適用した。さらに、得られた局在化分子軌道からLij_<min>を定義して、強磁性度を自動的に示せるようなプログラムを組み込む予定であったが、この部分についてはまだ終了していなく今後の課題でもある。