メゾスコピック領域でのベンゼノイド及び非ベンゼノイド縮合多環系の電子論

介观区域苯环和非苯环稠合多环体系的电子理论

• 批准号: 11133218
• 负责人: 細矢 治夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Ochanomizu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11133218/
• 关键词: グラフ理論的分子軌道法; 有機電子論の数学的証明; トンネル電子移動; 縮合多環芳香族炭化水素; グラファイト; エッジ状態; 巨大双極子モーメント

不飽和共役炭化水素中のπ電子の移動の方向と強弱が、古典的な有機電子論の図式的な方法でよく表されることの数学的な裏付けについての大局的な証明は、前年度までの研究で示すことができた。その際、大きな縮合多環芳香族炭化水素については、電子移動の減衰の速度を有機電子論で予測することはできないこと、及びある種の周辺構造をもつ巨大な縮合多環芳香族炭化水素で異常に大きな「トンネル電子移動」の起こることが判明した。即ち、多数のベンゼン環が平行四辺形状に縮合した系の末端に一個の窒素原子置換をするだけで、そこから最遠端より少し手前の周辺部の炭素原子上のπ電子が大きく吸引され、系としては巨大な双極子モーメントが生じる。今回これらの系について、HMOから得られるCoulsonの分極率と部分グラフのケクレ構造数との間の興味ある相関関係を発見し、そのグラフ理論的な解釈を得ることに成功した。我々のグループでは、このように大きなπ電子共役系における端の構造の影響を、バンド理論の立場からも研究を進めている。即ち、巨大なベンゼノイド系において、armchair端とzigzag端の長さ(aおよびz)によって、両方の端を有する長方形ネットワークの電子状態がどのように記述されるかを、強結合モデルの範囲で調べた。z<6程度ではzの3倍周期で電子状態が変化するが、ナノスケールの領域ではエッジ状態というzigzag端の特徴がフェルミ準位近傍を支配する。また2次元グラファイトに特徴的なE=±1の軌道の数が、aとzの関数として周期的に変化することがわかった。

直到去年，我们还没有提供全面的数学证明，证明不饱和共轭烃中π电子运动的方向和强度可以使用经典有机电子理论的图解方法很好地表达，我们能够在我们的论文中证明这一点。研究。此时需要注意的是，对于大的稠合多环芳烃，电子转移衰变的速率无法利用有机电子理论来预测，而对于具有一定外围结构的大的稠合多环芳烃，人们发现异常大的发生“隧道电子转移”。换句话说，通过在许多苯环稠合成平行四边形的体系的末端简单地取代一个氮原子，最远端之前外围碳原子上的π电子被强烈吸引，作为一个体系，a。发生巨大的偶极矩。对于这些系统，我们发现从 HMO 获得的库尔逊极化率与子图的凯库勒结构数之间存在有趣的相关性，并成功获得了对此的图论解释。我们课题组也在从能带论的角度研究边缘结构对这种大型π电子共轭体系的影响。也就是说，在一个巨大的苯环系统中，我们研究了在强耦合模型范围内如何通过扶手椅端和锯齿形端的长度（a和z）来描述具有两端的矩形网络的电子状态。 。在 z < 6 附近，电子态以 z 的三倍周期变化，但在纳米级区域，锯齿形边缘的边缘态在费米能级附近占主导地位。还发现，作为二维石墨特征的E=±1的轨道数作为a和z的函数周期性变化。

项目成果

H..Hosoya,S..Iwata: "Revisiting Superdelocalizability. Mathematical Stability of Reactivity Indices"Theor.Chem.Acc.. 102. 293-299 (1999)

H..Hosoya，S..Iwata：“重新审视超离域性。反应指数的数学稳定性”Theor.Chem.Acc.. 102. 293-299 (1999)

Y. Takeuchi, H. Hosoya, H. Yoshida, M. Ito: "Virtual Chemical Education-Novel Teaching Materials by Means of the Internet"Pure Appl. Chem.. 71. 825-834 (1999)

Y. Takeuchi、H. Hosoya、H. Yoshida、M. Ito：“虚拟化学教育-借助互联网的新颖教材”纯应用。