分子キラリティーの量子制御に関する理論的研究

分子手性量子调控理论研究

• 批准号: 02F00353
• 负责人: 藤村 勇一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00353/
• 关键词: 分子キラリティー; ヘリカルキラリティー; ビナフトール; 分子モーター; キラル試薬; キラリティー; 量子制御; 鏡像異性体; 光化学反応

本研究では、ab initio分子軌道理論を用いて以下の2つの研究目標の達成を行う。1)化学的、生化学的に興味のあるヘリカルキラリティーをもつ分子の光変換法の構築。2)モーター回転のような興味ある物性をキラル分子に持たせるレーザー制御法の構築。第1の課題に関しては、共役多環化合物のヘリカルキラリティーもつbi-naphtholをとりあげた。ab initio分子軌道計算を行い、ヘリカル運動につれてこの分子の2つの水酸基がシス型とトランス型に異性化する反応経路が最小のエネルギーをもつ反応座標であることを明らかにした。現在、論文作成中である。同時に、この異性化を取り込んだキラリティ変換の量子制御シナリオを構築中である。さらに、有機化学のキラル識別試薬として利用されるモノフルオロ酢酸メチルのキラル安定構造のab initio分子軌道理論による決定を行っている。第2の課題に関しては、フェムト秒領域のレーザーパルスによって駆動する有効な回転をおこなうヘリカル分子モーターの双極子遷移モーメントと電子励起状態の回転ポテンシャルをab initio分子軌道法によって決定した。これらの結果を用いて、平面偏光紫外部・UV光励起レーザーのポンプーダンプ型の照射によるモーターの駆動電子励起状態を経由する回転波束生成機構を提案した。この方法では数百フェムト秒で回転制御が可能である。これにより振動緩和など分子モーターの機能を低下させる環境効果を無視できる。回転方向の実験的観測方法として時間分解イオン化スペクトルの利用する方法を提案した。以上の結果はアメリカ化学会雑誌J.Phys.Chem.B(4月号)に掲載予定である。

In this study, ab initio molecular orbital theory is applied to achieve the following two research objectives. 1)Chemical, biochemical interest in the construction of molecular light conversion methods 2) Construction of control method for molecules of interest. The first problem is related to the development of heterocyclic compounds. ab initio molecular orbital calculations are carried out in the middle of the process, and the molecular motion is calculated in the middle of the process. Now, the thesis is being written. At the same time, this kind of heterogenization takes place in the construction of quantum system. In this paper, organic chemistry and molecular identification test using the molecular orbital theory of stable structure of the ab initio determination The second problem is related to the determination of electron excitation state by ab initio molecular orbital method The results of this study include: planar polarized ultraviolet light, UV excitation, and radiation. This method is hundreds of seconds away from being able to control everything. This vibration mitigation molecule is functional, and environmental effects are ignored. A method for measuring the direction of rotation and a method for utilizing the time decomposition method are proposed. The above results are published in the Journal of Chemical Society J. Phys. Chem. B(April issue).

项目成果

K.Hoki, et al.: "Control of molecular handedness using pump-dump laser pulses"J.Chem.Phys.. 116(6). 2433-2436 (2002)

K.Hoki 等人：“使用泵浦转储激光脉冲控制分子旋向性”J.Chem.Phys. 116(6)。

R.J.Gordon, Y.Fujimura: "Encyclopedia of Physical Science and Technology"Academic Press. 24 (2002)

R.J.Gordon，Y.Fujimura：《物质科学技术百科全书》学术出版社。

Y.Fujimura: "Quantum Control of Molecular Chirality"Recent Res.Devel.Chem.Phys.. 4. 345-358 (2003)

Y.Fujimura：“分子手性的量子控制”Recent Res.Devel.Chem.Phys.. 4. 345-358 (2003)

K.Hoki,...: "Chiral molecular motors driven by a nonherical laser pulse"Angew.Chem.Int.Ed.. 42・26. 3084-3086 (2003)

K.Hoki,...：“由非惯性激光脉冲驱动的手性分子马达”Angew.Chem.Int.Ed.. 42・26 (2003)。

Y.Ohta, et al.: "Theory of stimulated Ramanadiabatic passage in a degenerated reaction system"J.Chem.Phys.. 116(19). 7509-7515 (2002)

Y.Ohta 等人：“简并反应系统中刺激拉曼绝热通道的理论”J.Chem.Phys. 116(19)。