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水分子(H2O)を配位子とする
硫黄架橋不完全キュバン型モリブデン三核アクア錯体
(錯陽イオン)

[Mo3S4(H2O)9]4+

Sulfur-Bridged Incomplete Cubane-Type
Molybdenum Aqua Cluster Complex

Nonspin, C3v


化学式:[Mo3S4(H2O)9]4+[Animated GIF, 286 KB]
原子数:34
原子種数:9
軌道数:33
総電子数:276
スピン分極:考慮に入れない計算(ノンスピン版SCAT)
MSCF:SCFS
サンプル点数:400000 ・・・40万点まで増やしてここでやめたのは、単に私のノートPCのHD空き容量(約 900 MB)が限界に達しただけです。計算は2万点程度で十分収束していますが、40万点まで精度を高めてみました。もし100万点まで増やせば、F15のサイズは1945 MB = 1.90 GBになります。
F15ファイルサイズ:778 MB
10サイクルの計算時間:58 分 34 秒(Watcom Fortran 77 Version 11.0c)
対称軌道:C3v34


この錯体の分子軌道計算に関する文献:

((1))Genta Sakane, Takashi Shibahara, and Hirohiko Adachi; "Discrete Variational (DV)-Xα Calculations of Incomplete Cubane-Type Molybdenum Clusters [Mo3X4(H2O)9]4+ (X = O, S)", Journal of Cluster Science, 6(4), 503-521 (1995).

((2))○坂根弦太, 柴原隆志, 足立裕彦; "不完全キュバン型モリブデンアクア錯体[Mo3X4(H2O)9]4+(X = O, S)の電子状態", 第5回DV-Xα研究会(東京都・早稲田大学国際会議場・井深大記念ホール(発表会場)・3階第1会議室(ポスター会場)), 平成4(1992)年8月4日(火)〜6日(木), DV-Xα研究協会会報(Bulletin of the Society for Discrete Variational Xα), 5, 22, pp. 22-1〜22-16 (1992).

((3))柴原隆志, ○坂根弦太, 山崎幹緒, 足立裕彦; "モリブデン硫黄クラスタ−錯体の電子状態",第3回DV-Xα研究会(兵庫県神戸市・舞子ビラ), 平成2(1990)年8月8日(水)〜9日(木), DV-Xα研究協会会報(Bulletin of the Society for Discrete Variational Xα), 3, 17, pp. 17-1〜17-10 (1990).


この錯体の合成に関する文献:

((1))Genta Sakane, Takashi Shibahara, John H. Enemark, Jonathan McMaster, Michael Valek; "22. Sulfur-Bridged Incomplete Cubane-Type Molybdenum and Tungsten Aqua Ions", Inorganic Syntheses, 33, 144-149 (2002).

((2))日本化学会編, “第5版 実験化学講座22 金属錯体・遷移金属クラスタ−”, 2章2.1.5 6族金属錯体 Mo, W (磯辺清著), p. 44, 丸善 2004年7月30日発行.


contrd + VENUS で作画するのに必要なファイルは、まとめてこちらからダウンロードできます(zipで圧縮してあります)。

  → complex01.zip(f01,f09,f39,c04d,complex01.vcs) [download] 235 KB 2005.01.15

  ・contrd入力ファイル:c04d (ascii, 1 KB), f09 (binary, 56 KB), f39 (binary, 228 KB)

  ・VICS入力ファイル:f01 (ascii, 2 KB), c04d (ascii, 1 KB)

  ・VICS出力ファイル:complex01.vcs (ascii, 7 KB)

  ・VEND入力ファイル:contrd g [Enter]を実行することにより生成されます。


単結晶X線構造解析データ

化学式:[Mo3S4(H2O)9](CH3C6H4SO3)4・9H2O

結晶系:Triclinic

空間群:P1-(#2)

【単結晶】 ←クリックすると、測定に用いた単結晶をご覧いただけます。【単結晶の動画】(Animated GIF, 243 KB)

     ※Rigaku CCD単結晶自動X線構造解析装置 Mercury CCD systemで回折データを採取し、Rigaku teXsan Ver. 2.0にて解析いたしました。水素原子も含めて全原子の座標を決定いたしました。
     ※結晶のマウントには、ファルマ・アクセス(株)MicroMountTMを用いました。Loop法に比べて扱いやすく、バックグラウンドも低く、言うことなしの優れものです。

DV-Xα計算の入力ファイル

【F01】 ←クリックするとご覧いただけます【2 KB】
     ※dv2f01でF05より作成したF01です。通常は、F01よりmakef05でF05を作成しますが、makef05がまだなかった時代にDVDATAで作成したF05がすでに手元にありましたので、VICSで棒球表示の分子モデルを描くために、F05からF01をdv2f01で作りました。
     ※プログラムDVDATAについての解説は、書籍「はじめての電子状態計算」添付CD-ROM中の文書ファイル“DV.doc”に書かれています。

【F05】 ←クリックするとご覧いただけます【10 KB】
     ※単結晶X線構造解析で求めた原子間距離・角度より、錯陽イオン部分にC3v対称があるものと仮定して、Z-Matrixを組んで求めた座標を用い、DVDATAで作成したF05(SCAT計算が収束した後のF05)です。座標は最終的に、プログラムc3v1, c3v3, c3v6を使って完全にC3v対称となるように求めました。
     ※プログラムDVDATAについての解説は、書籍「はじめての電子状態計算」添付CD-ROM中の文書ファイル“DV.doc”に書かれています。

【F25】 ←クリックするとご覧いただけます【33 KB】
     ※対称軌道作成プログラム“SymWave”で作成したF25(C3v対称、34原子9原子種用)です。
     ※SymWave: 井本英夫, DV-Xα研究協会会報(Bulletin of the Society for Discrete Variational Xα), 3, 21-1〜21-6 (1990).

化学環境にフレキシブルに最適化された数値基底関数

【b05】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※basefの一般入力ファイルです。モリブデンの1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 5s, 5p軌道について描く場合の入力です。

【B07】 ←クリックするとご覧いただけます【99 KB】
     ※basefの出力ファイルB07です。RolandのDXY-GLコマンドで記述されています。

【B07.gif】 ←クリックするとご覧いただけます【10 KB】
     ※DVPLOTでB07を読み込んだ画面をPaintShopで加工・保存したGIF画像です。
     ※プログラムbasefについての解説は、書籍「はじめての電子状態計算」添付CD-ROM中の文書ファイル“DV.doc”に書かれています。

分子軌道(波動関数)の番号

【WAVNUM】 ←クリックするとご覧いただけます【6 KB】
     ※WAVNUMの出力ファイルWAVNUMです。波動関数の番号の一覧が掲載されています。

VENUS用の電子密度、静電ポテンシャル、波動関数の三次元データを作成

【c04d】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※contrdの一般入力ファイルです。

分子軌道(波動関数)のエネルギー準位

【F08E】 ←クリックするとご覧いただけます【10 KB】
     ※SCAT計算で自動的に作成されます。分子軌道のエネルギー準位一覧です。

最後の10サイクルのOrbital Population

【F36】 ←クリックするとご覧いただけます【20 KB】
     ※SCAT計算で自動的に作成されます。最後の10サイクルのOrbital Populationの初期値と終値です。

【F36.OUT】 ←クリックするとご覧いただけます【6 KB】
     ※プログラムREAD36の出力ファイルF36.OUTです。

占有軌道と空軌道のエネルギー間隔

【F08E.prests】 ←クリックするとご覧いただけます【5 KB】
     ※prestsでF08Eより作成したF08E.prestsです。占有軌道と空軌道のエネルギー間隔の一覧です。

各分子軌道についてポピュレーション解析を行う

【F08P】 ←クリックするとご覧いただけます【72 KB】
     ※POPANLの出力ファイルF08Pです。

【F08P】 ←クリックするとご覧いただけます【220 KB】
     ※POPANLSの出力ファイルF08です。

各原子の有効電荷(Net Charge)を求める

【I08】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※NETCの出力ファイルI08です。

有効共有結合電荷(Bond Overlap Population)を求める

【BN8】 ←クリックするとご覧いただけます【6 KB】
     ※BNDODRの出力ファイルBN8です。

原子座標の確認

【F05MOLDA.XYZ】 ←クリックするとご覧いただけます【2 KB】
     ※dv2moldaでF05より作成したF05MOLDA.XYZです。Molda for Windowsで読み込むことができる座標ファイルです。

【F05C3D.INP】 ←クリックするとご覧いただけます【2 KB】
     ※dv2chem3dでF05より作成したF05C3D.INPです。Chem3Dで読み込むことができる座標ファイルです。

【F05.daph】 ←クリックするとご覧いただけます【3 KB】
     ※dv2daphでF05より作成したF05.daphです。結晶解析ユニバーサルプログラムシステム UNICS の DAPH で読み込むことができる座標ファイルです。
     ※UNICS: 桜井敏雄編, 日本結晶学会, (1967).
     ※DAPH: 芦田玉一編, 大阪大学大型計算機センター, (1973).

【F05.daph.out】 ←クリックするとご覧いただけます【39 KB】
     ※daphを起動し、F05.daphを読み込んで、原子間距離・角度を計算した結果出力ファイルです。
     ※DAPH: 芦田玉一, HITAC 5020E version, (1966).

クラスタ−モデルの原子の構成に関する情報を表示する

【atout】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※ATLISTの出力ファイルatoutです。

クラスタ−モデル中の原子間距離を種類ごとに第5近接距離まで表示する

【blout】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※BLLISTの出力ファイルbloutです。

エネルギー準位図の作成

【L04】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※makel04で作成したlvlshmの入力ファイルL04です。

【L05】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※makel04で作成したlvlshmの入力ファイルL05です。

【L07】 ←クリックするとご覧いただけます【4 KB】
     ※lvlshmの出力ファイルL07です。RolandのDXY-GLコマンドで記述されています。

【L07.gif】 ←クリックするとご覧いただけます【4 KB】
     ※DVPLOTでL07を読み込んだ画面をPaintShopで加工・保存したGIF画像です。

Overlap Population Diagramの作成

【LB4S】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※LVLBNDSの入力ファイルLB4Sです。

【LB5S】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※LVLBNDSの入力ファイルLB5Sです。

【LB7S】 ←クリックするとご覧いただけます【23 KB】
     ※LVLBNDSの出力ファイルLB7Sです。RolandのDXY-GLコマンドで記述されています。

【LB7S.gif】 ←クリックするとご覧いただけます【9 KB】
     ※DVPLOTでLB7Sを読み込んだ画面をPaintShopで加工・保存したGIF画像です。

状態密度図の作成

【D04】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※maked04で作成したdosの入力ファイルD04です。

【D05】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※maked04で作成したdosの入力ファイルD05です。

【D07】 ←クリックするとご覧いただけます【42 KB】
     ※dosの出力ファイルD07です。RolandのDXY-GLコマンドで記述されています。

【D07.gif】 ←クリックするとご覧いただけます【5 KB】
     ※DVPLOTでD07を読み込んだ画面をPaintShopで加工・保存したGIF画像です。

【D07S】 ←クリックするとご覧いただけます【44 KB】
     ※dosの出力ファイルD07Sです。RolandのDXY-GLコマンドで記述されています。

【D07S.gif】 ←クリックするとご覧いただけます【6 KB】
     ※DVPLOTSでD07Sを読み込んだ画面をPaintShopで加工・保存したGIF画像です。

波動関数等高線図の作成

【C04】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※makec04で作成したcontr&cmapの入力ファイルC04です。

【C05】 ←クリックするとご覧いただけます【1 KB】
     ※makec04で作成したcmapの入力ファイルC05です。

【W113】 ←クリックするとご覧いただけます【126 KB】
     ※contr&cmapの出力ファイルW113です。HOMO 45e軌道の1番目の軌道(波動関数番号=113)をX-Z平面で切断したときの波動関数等高線図です。RolandのDXY-GLコマンドで記述されています。

【W113.jpg】 ←クリックするとご覧いただけます【54 KB】
     ※DVPLOTでW113を読み込んだ画面をPaintShopで加工・保存したJPEG画像です。


VENUSによる棒球模型表示



【計算した錯体(錯陽イオン部分)の全景(棒球模型)】
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:94 KB,中図:116 KB,右図:112 KB】


VENUSによる等電子密度表面の作画



【電子密度の図】(Isosurface level: 0.02a0-3)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:139 KB,中図:159 KB,右図:147 KB】


VENUSによる静電ポテンシャルの等値表面の作画



【静電ポテンシャルの図】(Isosurface level: -2.0 Ry)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:133 KB,中図:144 KB,右図:142 KB】


VENUSによる等電子密度表面静電ポテンシャル彩色図の作画





【等電子密度表面における静電ポテンシャルの図】
【The electrostatic potential painted charge density surface for [Mo3S4(H2O)9]4+
(電子密度のIsosurface level: 0.0512a0-3, 静電ポテンシャルのSurface Colorization Scale: 1.06)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 251 x 251 x 251
◎VENDでのSmoothing: does not apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます
【左上図:162 KB,中上図:111 KB,右上図:134 KB】
【左下図:137 KB,中下図:136 KB,右下図:160 KB】







【等電子密度表面における静電ポテンシャルの図(錯陰イオンの棒球表示を加えたもの)】
(電子密度のIsosurface level: 0.0512a0-3, 静電ポテンシャルのSurface Colorization Scale: 1.06)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 251 x 251 x 251
◎VENDでのSmoothing: does not apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます
【左上図:148 KB,中上図:98 KB,右上図:124 KB】
【左下図:126 KB,中下図:121 KB,右下図:142 KB】



VENUSによる波動関数の等値表面の作画



【 highest occupied molecular orbital, HOMO(最高被占分子軌道) = 45e軌道の1番目の軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:112 KB,中図:97 KB,右図:99 KB】

※↑上の[Mo3S4(H2O)9]4+のHOMO 45e/1 軌道をGIFアニメーションで動画にいたしました。
画像サイズに十分ご注意のうえ、クリックしてご覧ください。
■注意!■ GIFアニメーションファイルは、かなり巨大です。

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さらに小さいサイズの Animated GIF(227 KB)


小さいサイズの Animated GIF(624 KB)


普通のサイズの Animated GIF(1.75 MB)


大きいサイズの Animated GIF(3.19 MB)



さらに大きいサイズの Animated GIF(6.51 MB)




【 highest occupied molecular orbital, HOMO(最高被占分子軌道) = 45e軌道の2番目の軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:112 KB,中図:102 KB,右図:103 KB】




【 HOMOの1つ下の軌道 35a1軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:110 KB,中図:104 KB,右図:104 KB】




【 HOMOの2つ下の二重縮退軌道 44e軌道の1番目軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:117 KB,中図:103 KB,右図:103 KB】


【 HOMOの2つ下の二重縮退軌道 44e軌道の2番目軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:117 KB,中図:103 KB,右図:102 KB】




【 lowest unoccupied molecular orbital, LUMO(最低空分子軌道) = 46e軌道の1番目の軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:110 KB,中図:98 KB,右図:99 KB】


【 lowest unoccupied molecular orbital, LUMO(最低空分子軌道) = 46e軌道の2番目の軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:108 KB,中図:93 KB,右図:96 KB】




【 LUMOの1つ上の軌道 36a1軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:109 KB,中図:103 KB,右図:102 KB】




【 LUMOの2つ上の二重縮退軌道 47e軌道の1番目軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:133 KB,中図:119 KB,右図:120 KB】


【 LUMOの2つ上の二重縮退軌道 47e軌道の2番目軌道の図】(Isosurface level: 0.001a0-3/2)
◎contrdでのメッシュ数(c04dの1行目): 101 x 101 x 101
◎VENDでのSmoothing: apply
※図をクリックすると大きな画像をご覧いただけます【左図:133 KB,中図:108 KB,右図:113 KB】

     ※DV-XαVENUSをこれから始めたい方は、こちらをご覧ください。

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岡山理科大学 理学部 化学科 無機元素化学(坂根)研究室 坂根弦太

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gsakane@chem.ous.ac.jp