Analyzing of nonlinear vibrational spectroscopy from classical molecular dynamics simulation with intermolecular charge transfer effects

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本研究では、液体、溶液、生体系分子に対する振動分光スペクトル計算及びその解析を行い、分子内及び分子間電荷移動効果を動力学起源から明らかにすることが目的である。２０１８年度までの研究で、我々は水素結合形成した水分子の静電分極による電子密度変化に立脚した分極モデルの開発を行った。水素結合形成した水のOH伸縮振動モードは、周囲の水分子から発生する電場の効果によって振動数シフトが生じることが知られているが、２０１９年度の研究では、２０１８年度までに開発した電子密度変化に立脚した分極モデルを活用し、水クラスター系を対象に、水素結合形成した水のOH伸縮振動モードの振動数シフトのメカニズムを、電子密度をベースにした分極モデルに基づいて解析を行った。本研究において、振動シュタルク効果による振動数シフトの影響を周囲の分子との静電相互作用により生ずる振動数シフトの影響と分子間電荷フラックスによって生ずる振動数シフトの影響に分離した結果、水素結合形成した水分子のOH伸縮振動の振動数シフトは分子間電荷フラックス効果に大きく寄与しているということが分かった。また、水５０量体において、２つのドナー水分子と２つのアクセプター水分子との水素結合構造を持った水分子がOH伸縮振動を行った際の電子密度変化を計算した所、OH伸縮振動している水分子とその結合先の水分子との間において電子密度変化が見られ、それ以外の周りの水分子においては電子密度変化がほとんど見られないことが分かった。