金属表面におけるナノ電子物性と触媒反応に関する理論的研究

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フロンティア軌道の位相と振幅から単一分子の電子輸送物性を定性的に予測する規則を提案してきた。効果的な電子輸送を実現するためには以下の二つの条件を満足する必要がある。(1)HOMOとLUMOの振幅が大きい原子を電極に接続しなければならない,(2)電極に接続される2原子上の分子軌道係数の積の符号がHOMOとLUMOで異なっていなければならない。実際の電子輸送物性の測定においては電極と分子を接続するためにチオールのようなアンカー部位を用いる。本研究ではモデル分子としてベンゼンジチオールを用い,定性的予測がアンカーを含んだ系にまで拡張できるかどうかを議論した。その結果、アンカー部位を含む系と含まない系での電子輸送物性は定性的に等しく,単一分子の電子輸送におけるアンカー部位の影響はあまり大きくないと考えられる。そのため,フロンティア軌道の位相と振幅から単一分子の電子輸送物性を予測する場合,アンカー部位を含まない系のフロンティア軌道に基づいて予測を行っても問題ないということが明らかとなった。DNAは高度な自己認識能,自己複製能を有する極めて優れた機能性分子であり,分子デバイスとしての応用が期待されている。しかし,分子デバイスの基礎となるDNAの量子輸送現象については不明な点が多く,非常に重要な研究課題となっている。本研究では,DNAの構造単位である4種類の塩基(A,T,G,C)について,そのコンダクタンスを非平衡グリーン関数法と密度汎関数法から理論的に求めた。