Development of automated path search methods for reactions including spin-inversion

开发包括自旋反转在内的反应自动路径搜索方法

• 批准号: 22K05031
• 负责人: 高柳 敏幸
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05031/
• 关键词: スピン反転; 密度汎関数法; 反応機構; 反応経路探索; 反応動力学; 量子化学; 触媒反応; 反経路探索

本年度は、アセチレン3分子から3量環化反応を通して直接ベンゼンができる反応経路についての研究を行った。用いた密度汎関数理論計算では、安定なスピン状態解となるように常に電子軌道を最適化し、これによって滑らかなポテンシャルエネルギー曲面が得られることを確認した。研究当初は触媒として3d遷移金属イオン(FeとV）を選択し、これらの金属触媒ではスピン反転機構が重要であることを見出した。その後氷クラスターや簡単な配位子を付けた遷移金属化合物を触媒としたアセチレン3量環化反応について網羅的に研究を行った。その結果、配位子と変えることで、スピン反転が起こらないようにできること、また反応経路をある程度コントロールできることを見出した。特に重要な点は、これまでの理論研究ではアセチレン3分子からベンゼンが生成する過程は少なくとも2段階からなる多段階過程で起こるとされていたのに対し、NCアニオンやFアニオンを配位子として利用すると、ベンゼンが一段階で生成することを初めて見出したことである。また、配位子を氷クラスターとしてもどうような反応が起こることを見出した。こうした反応経路計算結果をさらに確実にするために、分子動力学計算も行い、反応経路とダイナミクスの関係についても考察した。また、スピン反転については、非断熱量子波束理論による解析も行い、非断熱遷移確率が1次元近似では記述できないことも見出した。これら一連の研究成果は4報の国際ジャーナルに掲載された。

This year は, ア セ チ レ ン 3 molecular か ら 3 quantity cyclization 応 を tong し て directly ベ ン ゼ ン が で き る anti 応 経 road に つ い て の を line っ た. Use い た density masato several theoretical calculation で は, stable な ス ピ ン state solution と な る よ う に often に electron orbital を optimization し, こ れ に よ っ て slide ら か な ポ テ ン シ ャ ル エ ネ ル ギ ー surface が must ら れ る こ と を confirm し た. Research had は catalyst と し て 3 d migration metal イ オ ン (Fe) と V を sentaku し, こ れ ら の metal catalyst で は ス ピ ン が important planning authorities で あ る こ と を shows し た. After そ の 氷 ク ラ ス タ ー や Jane 単 な ligand を pay け た migration metal compounds を catalyst と し た ア セ チ レ ン 3 quantity cyclization 応 に つ い に research line を っ て a net た. そ の results, the ligand と - え る こ と で, ス ピ ン inverse planning が up こ ら な い よ う に で き る こ と, ま た anti 応 経 road を あ る degree コ ン ト ロ ー ル で き る こ と を shows し た. は に な important point, こ れ ま で の theory research で は ア セ チ レ ン 3 molecular か ら ベ ン ゼ ン が generated す る process less は な く と も 2-stage order か ら な る Duan Jie process more で up こ る と さ れ て い た の に し seaborne, NC ア ニ オ ン や F ア ニ オ ン を ligand と し て using す る と, ベ ン ゼ ン が a Duan Jie で generated す る こ と を early め て see し Youdaoplaceholder0 た とである. ま た, ligand を 氷 ク ラ ス タ ー と し て も ど う よ う な anti 応 が up こ る こ と を shows し た. こ う し た anti 応 経 road results を さ ら に indeed be に す る た め に, line, molecular dynamics calculation も い 応 経 road と ダ イ ナ ミ ク ス の masato is に つ い て も investigation し た. ま た, ス ピ ン inverse planning に つ い て は, non thermal quantum beam theory に よ る parsing も い, not break hot migration of probabilistic が 1 dimensional approximate で は account で き な い こ と も shows し た. A series of <s:1> research results <e:1> of <s:1> れら have been published in <s:1> international ジャ ナ ナ に に に された された.

项目成果

Theoretical astrochemistry based on microscopic processes in the gas and solid phases

基于气相和固相微观过程的理论天体化学

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Murakami;T. Takayanagi;T. Takayanagi
• 通讯作者: T. Takayanagi

Two-state reactivity in the acetylene cyclotrimerization reaction catalyzed by a single atomic transition-metal ion: The case for V+ and Fe+

• DOI: 10.1016/j.comptc.2022.113682
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Computational and Theoretical Chemistry
• 影响因子: 2.8
• 作者: T. Takayanagi