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分子力学法


有機物質の機能を解明するにはまずその三次元構造の解明が必要になってくる情報であり、計算時間が短くしかも構造を精度良く再現する分子力学法は現在のところ、最も実用的で便利な方法です。これにより求められた構造により立体的な嵩高さや多分子と相互作用するときのジオメトリー(幾何学的形)を評価したり、いろいろな有機反応の反応性を定量的に見積ることができます。分子の三次元構造がはっきりすれば、その構造に基づき分子のもつエネルギーと構造を精度良く表現する分子軌道法計算により、分子の電子的性質やスペクトルに関する情報も得られます。また、逆にこれらは実際に分子をつくる前に、コンピュータでシミュレーションができるので、機能にすぐれた分子設計を効率よく進めることができます。また、より正確な計算ができるように分子力学法をさらに厳密化し、かつ、多くの物質に適用できるように分子力学計算の基となるパラメータの整備を行っています。これらの計算を組みあわせると従来評価することが難しかった遷移状態アナログ(類似)分子(1つの分子として単離することが難しい)の予測ができるようになります。 分子力学法



スピントラップ法、スピンスカベンジング法


環境や生体に害を及ぼす物質にラジカル分子があります。これを捕捉して安定化させて研究する方法としてスピントラップとスカベンジング法があり、それらの反応のメカニズムを解明するとともに、新しいスピントラップ剤を開発しています。ラジカル反応の研究には、実際にラジカルを捕捉して電子スピン共鳴スペクトルを測定したり、ラジカルの不対電子の存在分布を理論的に分子軌道法計算を用いて計算しています。
スピントラップ法



ソフトイオン化法


ラジカルやそのラジカルとの反応生成物は不安定であることが多く、その分析手法は困難であります。また、ラジカル化合物の場合には有機合成でよく使用されるNMRを用いることができないためその分析手法は限られてきます。私たちの研究室では、産総研の先生や企業の方と共同でラジカルやラジカル付加物をIon Attachmentとというソフトなイオン化方法で分解せずにそのまま観測する研究を行っています。 ソフトイオン化法



無機有機ハイブリッド機能性化合物


有機化合物(合成した機能性分子)と無機化合物(粘土膜)の特性を合わせることで、有機化合物だけでは達成できない耐久性、機能性等を有する膜やシートの作製を行っています。特に、私たちは通常は不安定なラジカル付加物を粘土膜に入れることで安定化させ分析しやすくする研究を行っています。 無機有機ハイブリット機能性化合物



イオン液体


イオン液体は、イオン性化学種のみから構成される室温で液体状態の塩です。高いイオン伝導性を持ち、難燃性で化学的に安定性が高く、その蒸気圧も極めて低いので、環境を汚染することなく、ここ10年の間に、さまざまな化学分野で非常に活発に利用、応用されるようになった機能物質です。プロトン性イオン液体は、Bronsted酸がBronsted塩基にプロトンを供与することで得られ、燃料電池などの電解質等に用いられています。この際、より高い導電性を得るために、円滑にプロトンが移動するイオン液体が求められています。
イオン液体



Grotthuss mechanismとVehicle mechanism


水素が導電する機構としては、基質の水素がほかの気質の水素へ移動するグロータス機構及び基質自身が移動することによってプロトンが移動するビークル機構によって、良好なプロトン伝導性を示すことが知られています。プロトン伝導性自体については、グロータス機構の方が潜在的に優れていると考えられています。私たちの研究室では、分子力場計算やab initio分子軌道法計算などを駆使してグロータス機構が進行しやすい基質を考察したり合成したりしています。

Grotthuss mechanismとVehicle mechanism





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