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Development of Theoretical Design Methods of Catalysts Based on Electronic Structure Theory and Their Applications to Design and Development of High-Performance Molecular Catalysts

基于电子结构理论的催化剂理论设计方法发展及其在高性能分子催化剂设计与开发中的应用

基本信息

批准号：
22KJ0003
负责人：
白男川貴史
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的は、高機能触媒を設計する合理的かつ汎用的方法論の確立と高機能分子触媒の設計・開発である。本年度（2022）は、昨年度開発した機能分子設計法の応用と化学反応設計法の開発を行った。機能分子設計法は、平衡構造の分子で占められた化学空間を効率的に探索し、機能分子を設計する。大きな化学空間における所望のエネルギー関連機能をもつ分子の設計を行った。31万分子種のBNドープフェナントレン誘導体の化学空間における分子設計に成功した。研究成果をまとめた論文を国際論文誌で発表した。一般的物性の設計を低い計算コストで行うために改良した機能分子設計法を様々な化学空間に応用した。原子化エネルギーの設計では、最適化の改良が低い計算コストをもたらすことを示した。小さな化学空間において高い電気双極子強度をもつ分子の設計に成功した。大きく異なる平衡構造をもつ分子の化学空間への適用が難しいことを示した。分子設計法が物性計算の基盤にしている量子アルケミー法の電気双極子能率への適用性を明らかにした。研究成果をまとめた論文のプレプリントをChemRxivで公開し、論文を国際論文誌に投稿した。機能分子設計法を実装したプログラムと量子アルケミー法のプログラムをGitHubで公開した。化学反応・触媒設計を定式化した。大きな化学空間を探索して所望の化学反応・触媒を効率的に設計するためには、電子密度の核電荷と核座標に関する解析的微分が必要である。そこで、coupled perturbedコーン・シャム法に基づく効率的な解析的微分を定式化した。現在、解析的微分のプログラム実装を行っている。この改良により、数百万から数十億分子の化学空間の探索を行うことが可能になる。さらに、高次の微分を含めることが可能になり、物性計算・設計の精度も向上する。複雑な環境における分子触媒の触媒反応機構解明を行った。

The purpose of this study is to develop a reasonable method for the establishment of high-energy molecular catalyst design. This year (2022) and last year, we began to use the chemical counter-design method to carry out the mechanical energy molecular design method. The mechanical molecular design method is used to explore and balance the chemical space failure rate of the molecular occupancy of carbon dioxide, and the mechanical molecular design method. The chemical space vehicle of large scale is expected to be used in the field of chemical engineering, mechanical engineering, chemical engineering, and molecular design. 310000 the molecular design of BN chemical space chromatography has been successfully tested. The results of the research have been published in the international literature. General physical property design, low temperature calculation, low temperature calculation, improved mechanical molecular design method, chemical space mechanical design method, chemical space equipment design method. The atomization of the equipment, the design of the device, the improvement of the computer, the computer. A small chemical space analyzer, a high-powered electronic double-pole strength generator, a molecular design device, has been successfully tested. Large-scale chemical space chromatography is used to show the balance between molecules and molecules. The molecular design method is used to calculate the physical properties of the electronic double-pole energy rate thermodynamics. The results of the research are related to the publication of ChemRxiv, international and international articles and contributions. The mechanical molecular design method is used to install the GitHub system. Chemical reaction catalyst design customization device. Large-scale chemical space exploration the design of the failure rate of chemical reaction catalysts, the differential analysis of electron density, nuclear charge, nuclear pedestal label analysis. The analytical differential formula of the basic data rate is determined by the differential equation of the coupled perturbed equation. The existing and analytical differential equations are installed in the system. It is possible to carry out chemical space exploration in the form of millions of dollars and billions of molecules in order to improve the quality of the chemical industry. The precision of the calculation of physical properties and the accuracy of the design of physical properties are higher than those of the normal and high-order differential equations. Copy the environment, molecular catalyst, anti-catalyst agency to explain the operation.