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機能性色素の基礎講座

机译：功能染料基础课程

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摘要

前回までの講座で，色素分子は可視域の光を吸収あるいは発光する性質を持つこと，および，そのような特徴を持つ有機分子の骨格に対する古典的な考え方を紹介した.そして古典的な考え方に加えて，現在では量子化学にもとづく検討手法が有効であると述べた.色素などの有機分子を対象とした量子化学にもとづく検討には，市販あるいは無償提供されている分子軌道計算のソフトウエアを利用した分子の電子状態の算出が有用である.関連するソフトウエア自体は，コンピュータの操作システムが見やすくかつ使いやすくなることに伴い，今や，量子化学など全く知らない小学生でも手順に沿って計算する行為を行うことは可能になった.つまり現在では，分子軌道計算を活用するという"行為"自体は非常に簡単に実施できるのである.また，新しい手法などの追加により，年々，分子軌道計算の適用範囲は拡大されており，関連ソフトウエアのカタログを見ると，決して批判的な意味ではなく，もはやどんな分子の性質でも分子軌道計算を用いると計算できるかのような錯覚に陥るほどである.しかし，分子軌道計算はあくまで"近似を含んだ計算''であり，その実験行為が常に真実を表わしていると過信することは好ましくない.筆者は，フラスコの中で色素合成を行った結果の評価とは，異なる姿勢で向き合う必要のある実験行為と考えている.色素合成の場合には，構造決定に問題がなければ，合成された色素の構造や収率などの実験結果に疑いの目を持つ必要は基本的には全くない.A君が実験すると収率が良いが，B君が実施するとあまり良い収率で得られない，という程度の結果の差異は起こるかもしれないが，その場合は，両者の実験操作などを観察していれば原因はだいたいわかる.しかし，分子軌道計算の場合は，誰が実施するかという点ではなく，計算手法や計算対象となる分子の構造などに，計算結果を左右する多くの因子が潜んでいる.そして，得られた計算結果の見方などにも，注意すべき点がたくさんある.その点を理解せずに，計算で得られた，たとえば極大吸収波長などの結果を鵜呑みにすると，どう考えても他の実験結果と矛盾する計算結果を公表するようなことに陥る可能性がある.そうならないためには，自分の行っている計算に関する最低限の理解は必要であり，そのためには量子化学の基礎知識を身につけていることが不可欠である.
机译：在之前的讲座中，我们介绍了染料分子具有在可见光范围内吸收或发射光的特性，以及关于具有此类特性的有机分子骨架的经典思维方式。另外，据说基于量子化学的研究方法现在是有效的。对于基于量子化学的染料等有机分子的研究，使用了可商购的或分子轨道计算的免费软件。计算所用分子的电子状态非常有用，即使对于完全不了解量子化学的小学生，也要根据该程序计算相关软件，因为计算机的操作系统变得更易于查看和使用。现在可以执行动作，换言之，目前，可以非常容易地执行利用分子轨道计算的“动作”本身，此外，新方法等的加入使得每年可以计算分子轨道。应用范围正在扩大，查看相关软件的目录并不是严格意义上的意义，并且不再幻想可以使用分子轨道计算来计算任何分子性质。然而，分子轨道计算仅仅是“近似计算”，并且不相信实验动作总是代表真相是不可取的。在颜料合成的情况下，如果结构确定没有问题，则对诸如合成颜料的结构和收率之类的实验结果存有疑问。基本上没有必要，结果可能会有所不同，以至于A在实验时会产生良好的产量，而B不会产生良好的产量。在这种情况下，可以通过观察双方的实验操作来大致了解其原因，但是，在分子轨道计算的情况下，不是由谁来进行计算，而是由计算方法和要计算的分子结构决定的影响计算结果的因素很多，对于如何解释获得的计算结果有很多要注意的地方。如果考虑吸收波长等结果，最终可能会发布与其他实验结果不一致的计算结果。有必要了解这些限制，并且这样做，必须具有量子化学的基本知识。

著录项

  • 来源
    《加工技術》 |2016年第4期|33-38|共6页
  • 作者

    松本　真哉;

  • 作者单位

    横浜国立大学大学院　環境情報研究院;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 jpn
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