研究領域の現状 153
石 田 干 城（助教） （2004 年 11 月 1 日着任）
A -1).専門領域：理論化学，計算化学
A -2).研究課題：
a). 溶液内光励起反応過程およびエネルギー移動過程に関する理論的研究 b).分子動力学法によるイオン液体の動的挙動に関する理論的研究
A -3).研究活動の概略と主な成果
a). 溶質分子周辺の溶媒分子の分布関数を時間依存形式として定式化し，時間依存形式の R IS M-S C F 法と組み合わせて 溶質分子の電子状態に関する時間依存変化を記述する方法を提案してきた。この方法論は溶質分子としての色素分 子の光励起電子移動反応プロセスの研究に応用され，光励起後の励起状態におけるフェムト秒オーダーでの超高速 電子移動反応プロセスや溶媒和過程の解析を可能にした。その結果より，短パルスレーザーを用いた分光実験によ る報告例との比較からも，分子内電子移動反応に必要とされる時間の見積もりと非常によい一致が見られることが示 された。加えて，励起状態での電子移動反応過程について従来から提唱されてきている分子内構造変化が起点とな る反応過程とは異なる，分子内での電子移動反応が構造変化に先だって起こる過程が存在することも初めて示され た。これらの提案された方法論をさらに，光励起によって引き起こされる溶液内でのエネルギー移動の問題へと適用 すべく，さらなる方法論の拡張に取り組み，時間依存形式での定式化へと進展しているところである。
b).イオン液体中の構成分子である陽・陰両イオン分子間の相互作用とそれが引き起こす動的挙動の関係について物理 化学的側面より研究を進めてきている。イオン間相互作用を分子レベルで理解することに重点を置き，分子動力学シ ミュレーションの手法を用いてイオン液体中における陽イオン，および陰イオンの挙動に関して解析を行い，イオン 間相互作用の特性についての研究を行ってきた。研究結果から，イオン間相互作用は多体効果によって生じる分極 効果によって大きく影響されることが始めて示された。さらに陽・陰イオンの相互相関を調べることにより，イオン 液体中ではいわゆる「かご効果」は分極効果によりその影響の度合いは小さくなることが見出され，イオン液体中で のイオン分子の挙動を制御している原因の一つとなっていることも明らかになった。実験データとの比較・検討も通 じて，イオン液体中でのダイナミックスの詳細についてさらにシミュレーションによる研究を遂行しているところで ある。
B -1). 学術論文
T. ISHIDA, “Molecular Dynamics Study of the Dynamical Behavior in Ionic Liquids through Interionic Interactions,” J. Non- Crys. Solids 357, 454–462 (2011).
H. FUKAZAWA, T. ISHIDA and H. SHIROTA, “Ultrafast Dynamics in 1-Butyl-3-methylimidazolium-Based Ionic Liquids: A Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Spectroscopic Study,” J. Phys. Chem. B 115, 4621–4631 (2011).
H. SHIROTA and T. ISHIDA, “Microscopic Aspects in Dicationic Ionic Liquids through the Low-Frequency Spectra by Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Spectroscopy,” J. Phys. Chem. B 115, 10860–10870 (2011).
154 研究領域の現状 B -10).競争的資金
科研費特定領域研究（公募研究）「溶液内光励起反応プロセス,. と溶媒効果」,.石田干城.(2007年 ).
科研費特定領域研究（公募研究）「溶液内光励起反応プロセス,. と溶媒和ダイナミックス」,.石田干城.(2008年 –2009年 ). 科研費特定領域研究（公募研究）「分子動力学法によ,. るイオン液体の理論的研究」,.石田干城.(2008年 –2009年 ).
科研費基盤研究 ( C ) ,.「分子内及び分子間エネルギー移動を起源とする光機能発現の理論的解明」,. 石田干城. (2011年 –2013 年 ).
C ). 研究活動の課題と展望
本年度は溶液内での光励起後の分子内電子移動反応の解析のために提案してきた方法論の精密化と，エネルギー移動過程 の解析のために必要な方法論への拡張，またイオン液体中でのイオン間ダイナミックスの分子動力学法による解析の３つを中 心として研究活動を計画し，行った。溶液内励起状態での分子内電子移動反応の研究では理論的方法の拡張により計算効 率を改善し，色素分子や生体分子のような比較的大きな分子を対象とした研究にも応用することが可能となり，多くの知見と 進展を得ることができた。本年度から新たに取り組んでいるエネルギー移動の問題への方法論の拡張・精密化を含めて，金 属錯体や生体分子系へとさらに展開していきたい。またイオン液体の研究に関しては，対象となる系における相互相関を解 析するための方法を確立し，さらにイオン分子のダイナミックスを解析する方法も発展させることができて，理論研究をさら に推し進めることが可能となった。今後，より広範な種類のイオン液体についても物性なども含めて研究を進めていきたい。
