高周期元素とナノ柔構造の特性を利用した分子構築の理論と計算

利用高周期元素和纳米柔性结构特性的分子构造理论与计算

• 批准号: 16033261
• 负责人: 永瀬 茂
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16033261/
• 关键词: 量子化学計算; 高周期14族元素; 三重結合; 金属内包フラーレン; カーボンナノチューブ; 化学修飾; ナノ構造; 高速並列計算; 分子認識; カテキン; 分子カプセル; 分子設計

(1)量子化学計算の高速化:超分子などで本質的に重要な役割をする非共有結合相互作用を精度高く取り扱えるMP2 (second-order Moller Plesset perturbation)計算の最高速の並列アルゴリズムとプログラムを開発した。並列加速率は、4CPUで4倍、8CPUで8倍、16CPUで15倍と高く、基底関数の数が1500を超える分子でも2時間前後で計算が実行できる。(2)高周期14族元素の三重結合:最近の話題であるケイ素-ケイ素三重結合化合物の^<29>Si NMR化学シフトへの置換基効果を理論計算により系統的に明らかにした。理論予測した安定なゲルマニウム-ゲルマニウム三重結合化合物を実験と共同研究をして合成することにより、構造、結合、反応の特性を明らかにした。(3)金属内包フラーレンとカーボンナノチューブ:金属内包フラーレンの表面を有機ケイ素化合物で化学修飾することにより、内包金属の動的挙動を制御できることを明らかにした。カーボンナノチューブの内部に電子供与性あるいは電子受容性の分子を取り込むことによりn型とp型にドープできることを理論計算で示した。また、カーボンナノチューブの表面をアミンなどで化学修飾することにより、金属性と半導体性のカーボンナノチューブを高収率で分離できることを理論計算と実験で明らかにした。(4)チトクロムP450:生体内でアルカンをアルコールに酸化する過程で、活性部位のヘムに結合しているシステインが反応の活性化エネルギー低下に重要な役割をすると考えられているが、反応中間体が短寿命なために実験的検証が容易ではない。そこで、システインを様々なアミノ酸に置換すると、反応の様式がどのように変化するかを理論計算で明らかにした。

(1)Speeding up quantum chemical calculations: The highest-speed parallel computing platform and programming platform for MP2 (second-order Moller Plesset perturbation) computing has been developed to capture non-shared binding interactions, an essential and important part of supramolecules, with high precision. Parallel acceleration rate: 4 CPU: 4 times, 8CPU: 8 times, 16CPU: 15 times, base level: 1500 times, numerator: 2 times. (2)Triple Binding of Highly Periodic Group 14 Elements: Recent Topics ^<29>Si NMR Chemistry and Substitution Group Theoretical Calculations Theoretical predictions for the synthesis, structure, and properties of triple-bound compounds (3)Metal coating: Chemical modification of the surface of metal coating with organic compounds to control the movement of metal coating The internal electron donor and electron acceptor are calculated theoretically. The surface of the film is chemically modified. The film is metallic. The film has a high separation rate. (4)P450: It is easy to demonstrate the acidification process, the combination of active sites, the reduction of activity, the important service cut, and the short life of reaction intermediates in vivo. The theory is that there is no such thing as an acid substitution, and there is no such thing as an acid substitution.

项目成果

Ca@C_<82> Isomers : Computed Temperature Dependence of Relative Concentrations

Ca@C_<82> 异构体：计算出相对浓度的温度依赖性

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Chem.Phys. 120
• 作者: S.-I.Murahashi;S.Noji;T.Hirabayashi;N.Komiya;Tsuyoshi Shiina;Z.Slanina
• 通讯作者: Z.Slanina

A new parallel algorithm of MP2 energy calculations

• DOI: 10.1002/jcc.20348
• 发表时间: 2006-03-01
• 期刊: JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY
• 影响因子: 3
• 作者: Ishimura, K;Pulay, P;Nagase, S
• 通讯作者: Nagase, S

Positional control of encapsulated atoms inside a fullerene cage by exohedral addition.

• DOI: 10.1021/ja054346r
• 发表时间: 2005-10
• 期刊: Journal of the American Chemical Society
• 影响因子: 15
• 作者: M. Yamada;T. Nakahodo;T. Wakahara;T. Tsuchiya;Y. Maeda;T. Akasaka;M. Kako;K. Yoza;E. Horn

Energetic, geometric, and electronic evolutions of K-doped single-wall carbon nanotube ropes with K intercalation concentration

• DOI: 10.1103/physrevb.69.205304
• 发表时间: 2004-05
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Jing Lu;S. Nagase;Shuang Zhang;Lianmao Peng

Side-wall opening of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) by chemical modification: A critical theoretical study

• DOI: 10.1002/anie.200353087
• 发表时间: 2004-01-01
• 期刊: ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
• 影响因子: 16.6
• 作者: Chen, ZF;Nagase, S;Schleyer, PV
• 通讯作者: Schleyer, PV