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シングレットフィッションにより誘起される非線形光学現象の理論的解明と物質設計

单线态裂缝引起的非线性光学现象的理论阐明和材料设计

基本信息

批准号：
18J20887
负责人：
永海貴識
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

採用最終年度である本年度はSF-induced-NLO現象のうち、シングレットフィッション(SF)過程に重点を置いて研究を行い、主に(i)新規SF単分子色素の探索、(ii)SFに寄与する振電相互作用の解明、(iii)結晶場効果がSFダイナミクスに及ぼす影響の検討を行った。(i)SF単分子設計の新たな基軸として、従来の開殻性に加え、交換積分の寄与に基づいた分子設計が有効であることを新たに示し、特に小サイズ色素への多重ヘテロ置換によって種々の新規SF色素を見出すことに成功した。(ii)振電相互作用に関しては、前年度の制約つき密度汎関数法に基づく計算法による検討をさらに発展させ、空間密度解析によって振電相互作用を制御する具体的な化学修飾について検討した。(iii)マクロ系の設計で重要となる結晶場効果については、古典分極力場を用いた計算法を導入し、結晶場効果による電荷移動状態の安定化と励起子移動がSF効率に及ぼす影響を、量子マスター方程式および相対緩和因子を用いた解析から解明することに成功した。以上より、本年度の取り組みによって、従来不完全であったミクロ（単分子）からマクロ（結晶）の空間スケール全体を俯瞰した現象のメカニズム解明と、空間スケール相互のフィードバックに基づく高効率SF物質設計の在り方を初めて示すことに成功している。得られた知見や用いた解析手法は、元の計画にあったSF-induced-NLO現象の解明のみならず、ミクロからマクロに亘る励起状態ダイナミクスやそれに基づく様々な物性発現やその制御にも適用可能であり、今後のSF関連研究の進展にも大きく寄与すると期待される。これらの成果は、国際的な学術雑誌にて複数報告済みである。

This year's SF-induced-NLO phenomenon research focuses on (i) the exploration of new SF molecular pigments,(ii) the understanding of SF molecular interaction, and (iii) the discussion of SF molecular interaction and its influence on crystallization field effects. (i)SF New molecular design of the basic axis, the open shell, the exchange integral and the basic molecular design of the new axis, the special small pigment, the multiple substitution, the new SF pigment. (ii)The relationship between vibrational-electric interaction includes the discussion of the restricted density universal correlation method and the basic calculation method in the previous year, and the discussion of specific chemical modifications to control vibrational-electric interaction in spatial density analysis. (iii)The design of crystal field effect is very important. The classical component force field is introduced by calculation method. The charge transfer state is stabilized. The excitation transfer is affected by the crystal field effect. The quantum field equation is solved by analysis method. This year's selection process is incomplete, and the results are successful. In this paper, the author analyzes the application of SF-induced-NLO phenomenon in the field of physical property development and its control, and makes great efforts to improve the research progress of SF-induced-NLO in the future. The results of the international academic journal are reported in a number of papers.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Theoretical study on the aromaticity of open-shell singlet molecules by the GIMIC method

GIMIC方法对开壳层单线态分子芳香性的理论研究

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takanori Nagami;Takayoshi Tonami;Kenji Okada;Masayoshi Nakano
通讯作者：
Masayoshi Nakano

Quantum design for singlet-fission-induced nonlinear optical systems: Effects of π-conjugation length and molecular packing of butterfly-shaped acenes

单重态裂变引起的非线性光学系统的量子设计：π共轭长度和蝴蝶形并苯分子堆积的影响

DOI：
10.1063/5.0013985
发表时间：
2020
期刊：
The Journal of Chemical Physics
影响因子：
0
作者：
Tonami Takayoshi;Nagami Takanori;Okada Kenji;Yoshida Wataru;Miyamoto Hajime;Nakano Masayoshi
通讯作者：
Nakano Masayoshi

テリレンの高効率シングレットフィッションを目指した振電相互作用設計に関する理論研究

涤纶高效单线态裂变电子振动相互作用设计理论研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shivakumar Kilingaru I.;Noro Shin-ichiro;Yamaguchi Yuna;Ishigaki Yusuke;Saeki Akinori;Takahashi Kiyonori;Nakamura Takayoshi;Hisaki Ichiro;中野雅由;永海貴識，伊藤聡一，當波孝凱，岡田健治，中野雅由
通讯作者：
永海貴識，伊藤聡一，當波孝凱，岡田健治，中野雅由

Vibronic Coupling Density Analysis for Singlet Fission in Terrylene Dimers

三萘嵌苯二聚体中单线态裂变的电子振动耦合密度分析