ナノ系の化学反応性と電子構造に関する量子化学的方法論の開発と応用

关于纳米系统化学反应性和电子结构的量子化学方法的开发和应用

基本信息

批准号：
04F04812
负责人：
青木百合子
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

高精度非経験的分子軌道計算を用いて、金属クラスター(Pt6AuやAu6Pt)各種異性体や種々の分子構造を体系的に分類し、それぞれの構造と電子状態の関係について詳細な解析を行った。得られた安定構造に対して、構造とエネルギーギャップや状態密度、スピン多重度との関係等について系統的に調べ、金属クラスターの異なる構造に対する異なる機能物性の発現について検討を行った。一方、かご型クラスターとしてC_<50>,C_<100>等についても、クラスター構造と電子状態の関係について現在演算を行い論文に公表している。一方で、電子状態の超高速オーダー(N)法の開発を行い、非経験的分子軌道法のレベルでGAMESSプログラムパッケージと結合している。本年はシリコン表面上での高分子吸着問題に注目し、実験的に合成されているエンドグラフト重合に対して、現在開発中のElongation法を適用した。Si(111)-(7×7)表面のunfaultedとfaulted halvesに対し、エチレン鎖やシリコン鎖が伸長していく過程をElongation法によって再現し、従来法との計算誤差が全エネルギーにおいて10-5a.u.原子あたり10-9a.u.というほぼ完壁な精度で得られることを示した。つまり、それまで高分子に対してのみ演算可能であることを示してきたが、2次元表面に対しても演算可能であることを実証した。さらに種々の吸着サイトに対して安定構造の探索および吸着エネルギーの評価をおこない、どのような表面上において、どのような高分子が吸着可能であるかについて電子状態の立場から知見を得ることができた。これらの演算を並列でも計算可能となるよう環境整備を行い、このような大規模系に対してはパラレルにより効率よく演算可能であることも確認している。

使用高精度的非经验分子轨道计算，系统地对各种异构体和各种分子结构进行了分类，并对其结构与电子状态之间的关系进行了详细的分析。系统地研究了所得稳定的结构，以了解结构，能量差距，状态密度，自旋多重等之间的关系，并检查了金属簇不同结构的不同功能性能的开发。同时，对于笼形簇，C_ <50>，C_ <100>等，目前正在计算群集结构和电子状态之间的关系，并在论文中发表。另一方面，已经对电子状态的超快速顺序（N）方法进行了开发，并以无经验的分子轨道方法的水平与Gamess程序套装结合使用。今年，我们专注于硅表面上的聚合物吸附问题，并将当前开发的伸长方法应用于实验合成的内rover移植聚合。通过伸长方法复制了SI（111） - （7×7）表面上不欠缺和断层半半的乙烯和硅链的伸长过程，表明可以以10-5A.U的几乎完美的精度获得传统方法的计算误差。每个原子10-9a.u。换句话说，已经表明，直到现在的聚合物才能进行计算，但是已经证明，即使对于二维表面也可以进行计算。此外，搜索了稳定的结构，并评估了各种吸附位点的吸附能，并从电子状态的角度获得知识，以了解哪种表面以及哪种类型的聚合物具有吸附。已经开发了环境，以便也可以并行计算这些操作，并且还可以证实，对于此类大规模系统，可以并行进行计算。