金属表面におけるナノ電子物性と触媒反応に関する理論的研究

金属表面纳米电子特性及催化反应的理论研究

基本信息

批准号：
08F08362
负责人：
吉澤一成
金额：
$ 1.28万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08362/
关键词：
電気伝導度非平衡グリーン関数 DNA 量子輸送量子化学ベンゼンジチオール電子状態ジアリールエテン光応答性分子分子スイッチ量子輸送現象分子軌道理論化学表面反応過酸化水素ジアリルエテン光スイッチ電子輸送現象

项目摘要

フロンティア軌道の位相と振幅から単一分子の電子輸送物性を定性的に予測する規則を提案してきた。効果的な電子輸送を実現するためには以下の二つの条件を満足する必要がある。(1)HOMOとLUMOの振幅が大きい原子を電極に接続しなければならない,(2)電極に接続される2原子上の分子軌道係数の積の符号がHOMOとLUMOで異なっていなければならない。実際の電子輸送物性の測定においては電極と分子を接続するためにチオールのようなアンカー部位を用いる。本研究ではモデル分子としてベンゼンジチオールを用い,定性的予測がアンカーを含んだ系にまで拡張できるかどうかを議論した。その結果、アンカー部位を含む系と含まない系での電子輸送物性は定性的に等しく,単一分子の電子輸送におけるアンカー部位の影響はあまり大きくないと考えられる。そのため,フロンティア軌道の位相と振幅から単一分子の電子輸送物性を予測する場合,アンカー部位を含まない系のフロンティア軌道に基づいて予測を行っても問題ないということが明らかとなった。DNAは高度な自己認識能,自己複製能を有する極めて優れた機能性分子であり,分子デバイスとしての応用が期待されている。しかし,分子デバイスの基礎となるDNAの量子輸送現象については不明な点が多く,非常に重要な研究課題となっている。本研究では,DNAの構造単位である4種類の塩基(A,T,G,C)について,そのコンダクタンスを非平衡グリーン関数法と密度汎関数法から理論的に求めた。

我们提出了一种从前沿轨道的相位和振幅定性预测单个分子的电子传输特性的规则。为了实现有效的电子传输，需要满足以下两个条件。 (1) HOMO 和 LUMO 振幅较大的原子必须连接到电极。 (2) 连接到电极的两个原子的分子轨道系数乘积的符号对于 HOMO 和 LUMO 必须不同。在电子传输特性的实际测量中，硫醇等锚定位点用于连接电极和分子。在本研究中，我们使用苯二硫醇作为模型分子，并讨论了定性预测是否可以扩展到包含锚的系统。结果，含有和不含有锚定位点的体系的电子传输性质在性质上是相同的，并且认为锚定位点对单个分子的电子传输的影响不是很大。因此，很明显，当从前沿轨道的相位和振幅预测单个分子的电子传输特性时，基于不包含锚定位点的系统的前沿轨道进行预测是没有问题的。 DNA是一种功能极其强大的分子，具有先进的自我识别和自我复制能力，有望用作分子器件。然而，作为分子器件基础的DNA中的量子输运现象还有很多未知之处，已经成为一个非常重要的研究课题。在这项研究中，利用非平衡格林函数方法和密度泛函理论从理论上确定了DNA结构单元四种碱基（A、T、G和C）的电导。