非経験的分子軌道法を用いた吸着構造の推定法の開発

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Gaussian92プログラムにより6-31G^<**>基底関数でのHartree-Fock(HF)及びMP2レベルの計算を行った.吸着質が1個もしくは2個のシラノール基に吸着する場合について考慮し,吸着サイトのモデルとして1個のシラノール基よりなるsingle-type及び2個のシラノール基よりなるpaired-typeモデルを導入した.また,シロキサン基よりなる吸着サイトモデルも導入した.吸着質がエチレン,ベンゼン,水,アンモニアなどの場合について吸着構造ならびに吸着相互作用エネルギーΔEを求めた.ベンゼンが二個のシラノール基に吸着する際,シラノール基がSi-O結合を軸として内側に回転し,ベンゼンと相互作用が大きくなるように吸着サイトが変形することが見いだされた.他の吸着質が吸着する場合も,変形の度合いは吸着質によって異なるが,同様の変形が生じることが確かめられた.吸着サイトの違いによる吸着特性の違いとして,まず,シロキサン基は水が吸着する場合を除けば吸着サイトにならないことがわかった.また,ベンゼンの場合はsingle-typeに吸着しやすく,アンモニアの場合はpaired-typeに吸着しやすいというように,single-typeとpaired-typeのどちらがより活性なサイトになるかは吸着質によって異なること,非経験的分子軌道法により吸着質が吸着しやすいサイトを推定することが可能であること,がわかった.また,吸着実験を行って微分吸着熱を求めたところ,計算で求めた吸着相互作用エネルギーとよい一致を示し,計算結果が定量的にも妥当であることが明らかになった.これより非経験的分子軌道法が表面構造と吸着特性について有効な知見を与えるツールであることがわかった.