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助成番号 161022
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

分子間振動の粗視化理論を利用した分子結晶の多形安定性評価法の構築

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Diagnosis for the stability of crystalline polymorphs utilizing a theory forcoarse-graining intermolecular vibration

研究氏
代
表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓） ホウジョウ

名） ヒロヒコ

研究期間 Ｂ

２０１６ ～ ２０１８ 年

漢字 ＣＢ

北條博彦

報告年度 ＹR

２０１８ 年

Houjou

研究機関名

東京大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Hirohiko

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

東京大学 生産技術研究所・准教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
本研究は、分子結晶中の分子間振動（ソフトモードフォノン）の観点から、結晶多形の熱力学的な安定性を評価する方法を構築することを目的とした。本研究は、（１）当研究室で開発された一般化 GF 法に基づいて、分子結晶のフォノンバンドを計算できるような環境を構築する；（２）実測された結晶構造について分子の充塡構造を解析し、熱力学的な安定性との関連を調べる、という二つのアプローチからなる。項（１）については理論の定式化はほぼ完了し、プログラムに実装する前段階まで到達した。しかし、一般化 GF 法による粗視化計算においては、分子間振動と分子内振動のカップリングを慎重に考慮する必要があり、計算の信頼度を保ちつつ粗視化度を設定する際の客観的な判断基準が必要であることがわかった。本研究ではこの問題を解決することを優先し、粗視化モデルの忠実度指標（fidelityindex）を提案するに至った。項（２）に関してハロゲン置換されたサリチリデンアニリンの類縁体群の結晶構造を網羅的に探索したところ、これらの分子群はハロゲン原子の種類や置換位置を変えることによって同形・異形を含む種々の結晶構造を与えることがわかった。これらの結晶構造中ではハロゲン原子間の短距離近接が共通してみられ、その分子配列パターンは大きく二種に分類された。これらの分子群の間では任意の割合で固溶体ができることが示唆され、構成成分の組成によっては固相間相転移を示すものもあった。このような分子群は、分子間相互作用と多形安定性との関係を調べるのに適していると考え、ハロゲン原子を含むモデル化合物をもちいて分子間相互作用のパラメータを抽出することを試みた。Gaussian09 および CRYSTAL14（ソフトウェア）による計算を進めてきたが、計算時間と精度のバランスの良い条件を検討するのに時間がかかり、目的は十分に達成されていない。

キーワード ＦＡ

分子間振動

粗視化

結晶多形（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -ソフトモードフォノン

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Indices to evaluate the reliability of coarse-grained representations of mixed
inter/intramolecular vibrations

著者名 ＧＡ

M.Isogai
H.Houjou

雑誌

ページ ＧＦand 雑誌名 ＧＣ

24:221, 1～8

発行年 ＧＥ

Journal of Molecular Modeling
2018

巻号 ＧＤ

24

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺThis study aimed at establishing a method to evaluate the thermodynamic stability of crystalline
polymorphs in terms of intermolecular vibration (soft mode phonon) in the molecular crystals. This study iscomposed of two parts: (1) to establish a scheme to calculate the phonon band based on the generalized
GF method that we developed; (2) to investigate the molecular packing structures of some real crystals
and find out its relation to thermodynamic stability. For (1), we almost completed the formulation of thetheory, which is ready for being programmed. However, we noticed that the generalized GF methodneeds to take coupling terms between inter- and intramolecular vibrations into account carefully and that it
requires an objective criterion to set the coarse-graining level with keeping the reliability of thecalculations. In this study, we put a priority on solving this problem and led to proposing a fidelity index forcoarse-grained models. For (2), the crystal structures of some halogen-substituted salicylideneanilines
were thoroughly explored, revealing that these molecules allow various crystal structures including
isomorphs and heteromorphs depending on halogen elements and substitution positions. We observed
commonly in these crystal structures a short contact between halogen atoms, by which the patterns of themolecular arrangement were roughly classified in two. Also, it was suggested that arbitrary combinations
from these molecules gave solid solutions, some of which showed solid-solid phase transition. We
considered that this group of molecules was suitable for examining the relation between intermolecularinteraction and polymorph’s stability, and attempted to collect the parameters for the intermolecular force
for halogenated model compounds. Use of Gaussian09 and CRYSTAL14 software, however taking us
time to optimize the balance of the computational cost and accuracy, has not yet allowed us satisfactory
results.

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