Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

凝縮系の化学反応速度は、室温・低圧の通常の条件下では、全系が一体的に化学平衡を保って進行する遷移状態理論で通常は解釈される。しかし、凝縮系の動的構造や化学反応における化学平衡仮定の正当性については、理論・実験の両面から体系的な検証が行われていない。化学平衡から外れた系のダイナミクスに関する過去の研究は、ブラウン運動駆動の粗視化方程式であるFokker-Planck方程式は溶液系やタンパク質ダイナミクスに、物性物理分野の平均場理論・相転移理論はリジッドマテリアルに、それぞれ数多く適用されている。しかし、両者の境界領域である分子集積体のような動的構造を有するソフトマテリアルの挙動解析は未開拓のまま残されている。本研究の足掛かりは、分子集積体の非平衡ダイナミクスが高粘性溶媒中で生起する動的溶媒効果と同じ物理化学的本質を有することに着目した点である。本研究は、水素結合ネットワーク分子集積体を対象として、非平衡解析手法（凍結クラスター計算法）と粗視化手法を組み合わせ、分子集積体の動的構造・光物性を理論と実験の連携の下で解明することを目指す。分子間水素結合を介した集積体を解析対象として、非平衡自由エネルギーと粗視化変数の抽出を試みる。
2年目は、分子間水素結合組み換え分子結晶をテスト系として、周辺場を考慮したクラスター計算法による光異性化反応計算を実施した。周辺場を考慮したエネルギー極小円錐交差点(MECI)の解析を試みたが、テスト計算レベルにとどまっている。また、Ewald静電場を組み込んだ分子結晶計算にも取り組んだ。非平衡下の反応速度定数の直接算出法として、一連の遷移状態サンプリング法を用いてその性能を評価した。

【研究分担者】
北條博彦	東京大学	生産技術研究所	教授	(Kakenデータベース)