2000/08/24更新

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記録材料学研究室の概要

• [情報化学グループ] 化学情報を蓄積したデータベース構築を目差して， 化学構造式をコンピューターでどのように取り扱う 方法を研究している．
  • コンピューター指向の有機反応記述法の研究．
  • 立体化学の数理有機化学的解明．
  • 化学における組み合わせ論的数え上げの研究．
  • インターネット上での化学構造式の表現方法の研究．
• [光高分子グループ] 現代のハイテクは，光機能性有機化合物および高分子に支えられている． 代表的なものに，「フォトポリマー」 (印刷，微細加工，エレクトロニクス，インキ・塗料など) 「光伝導性材料」(コピー機やレーザープリンターなど) がある．このグループでは，光機能性材料に関連する基礎的なテーマに 取り組んでいる．
  • 新しいフォトポリマーの開発．
  • 芳香属基を含むポリマー系におけるエネルギー移動．
  • モデル化合物による三重項エキシマー形成のコンフォメーション．
• [銀塩写真グループ] これまで200年間ハロゲン化銀を用いる写真(通常のカラー写真や インスタントカラー写真)は，画像形成の主役になっており， 今後もこの情勢は続くであろう．このグループでは， 「ホログラム用超高解像力銀塩感光材料の開発」と， 「高機能性色素の物性とその応用」を中心に研究を進めている．
  • 塩析作用や吸着作用によるシアニン色素の会合体形成．
  • ホログラフィー用超微粒子感光材料の開発．
  • 極微粒子にたいする色素の吸着挙動．
  • 酸化還元色素の反応機構の解明とその応用．

コンピューター指向の有機反応記述法の研究

立体化学の数理有機化学的解明

分子中の等価な原子は，一まとめにして 軌道(orbit)として取り扱うことができる． この軌道を，置換群の剰余類表現 G(/G_i)に 対応付ける．ただし，分子の大域対称性をGとし， 等価な原子の局所対称性をG_iとする． 分子を構成する軌道に， 剰余類表現を次のように帰属する．

分子の対称性を論ずるには，大域対称性Gを 制限したときに，どうなるかを知る必要がある． これを，剰余類表現の減縮(subduction of coset representations)と いう概念で定式化する．これから，軌道の立体化学的性質を規定する キラリティー適合性(chirality fittingness)を 提案した．³⁾ その結果，軌道が三種(enantiospheric, homospheric, hemispheric)に分類 されることを示した．この概念は，立体化学を数理有機化学的に解明する うえでキーとなるものであり，鋭意研究を続けている．

化学における組み合わせ論的数え上げの研究

化学の本質は多様性にあり，化学の分野のいたるところで， 組合せ論的(combinatorial)な問題が顔をだす．たとえば， 典型的な例として，異性体の数え上げ(列挙)の 問題がある．従来から，P\'{o}lyaの定理が用いられていたが， 分子式に着目した数え上げしかできない． さらに対称性に着目した数え上げが可能な方法もいくつか報告されていたが， 面倒な手続きを必要とした． 筆者は，剰余類表現の減縮から，単位減縮循環指標(unit subduced cycle index, USCI)を導き，これが数え上げの基礎となることを明らかにした． USCIに基づく数え上げ法として，4種類の方法を提案している．

• SCI法
  USCI表と上の式 から，SCI (subduced cycle index)を 次のように求める． Z(G_{j}; s_d) = \prod_{i=1}^{s}(\prod_{k=1}^{v_j} (s_{d_{jk}})^{\beta_k^(ij)})^{\alpha_i} これから，母関数法と行列演算によって， 異性体の個数を，分子式と対称性の観点から， 個別に求める．⁴⁾
• PCI法
  SCIを，部分群ごとに括ると，PCI (partial cycle index)が えられる．各PCIは， 各部分群の表す対称性について，分子式の観点から， 異性体の個数を与える．⁵⁾
• 基本重ね合せ法
  SCIとCI (これはP\'{o}lyaのcycle indexと等価)の間に， 基本重ね合せ(elementary superposition)という 演算を定義することに基づく． ^5,6
• 部分重ね合せ法
  PCIとCI (これはP\'{o}lyaのcycle indexと等価)の間に， 部分重ね合せ(partial superposition)という演算を定義する ことによる．⁵⁾

インターネット上の化学文書の取扱い

筆者は，\TeX/\LaTeX{}による文書作成に興味をもっており， いくつかの解説書を上梓している． 化学者・生化学者を対象としたもの，¹⁰⁾ マクロの書き方を主体としたもの，¹¹⁾ 印刷のための版下作成を主体としたもの，¹²⁾ \LaTeX{}新版の初歩的解説書，¹³⁾ 縦書文書の作成¹⁴⁾ を取扱ったものなどである． ところが，化学の分野の文書をLaTeXで作成する場合， 構造式を記述することがネックとなっていた． これを打破するため，XyMTeX (キュムテック)という構造式 描画のためのマクロ集を1993年に開発し無料で公開した． さらに，1997年には解説書を出版している．¹⁵⁾ このマクロ集は，たとえば￥bzdrv{1==OH;4==OH}と入力すると， ヒドロキノンの構造式が描けるという機能をもっている． この入力形式は，化学情報学の立場からは， 線形表現(linear notation)とみなすことができる． 一方，ここ数年に，インターネットが爆発的に普及した． XyMTeXは，当初，版下作成をねらったものではあるが， 線形表現であるという特徴は，むしろ インターネットなどの電子的な伝達用の言語としての可能性を秘めている． そこで，線形表現としての特徴をさらに徹底した XyM記法(XyM notation)を提案した．¹⁶⁾ 現在，インターネット用の ツールとして実装すべく 開発研究を進めている． また，別のアプローチとして，SGML/XMLタイプの 言語に拡張する方向もある．この方向で， XyMML (XyM Markup Language)を 開発しており，¹⁷⁾ XMLのサブシステムとして動くように開発研究を進めている．

参考文献

1) S. Fujita, J. Chem. Inf. Comput. Sci., 26, 205, 212, 224, 231, 238 (1986); 27, 99, 104, 111, 115, 120 (1987); 28, 1, 78, 128, 137 (1988).

2) S. Fujita, Bull. Chem. Soc. Jpn., 63, 315 (1990).

3) S. Fujita, J. Am. Chem. Soc, 112, 2290 (1990).

4) S. Fujita, Theor. Chim. Acta, 76, 247 (1989).

5) S. Fujita, Theor. Chim. Acta, 82, 473 (1992).

6) S. Fujita, Bull. Chem. Soc. Jpn., 63, 2770 (1990).

7) S. Fujita, Symmetry and Combinatorial Enumeration in Chemistry, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg (1991).

8) S. Fujita, Theor. Chem. Acc., 99, 224 (1998); 101, 409 (1999).

9) S. Fujita, Bull. Chem. Soc. Jpn., 71, 1587, 2071, 2309 (1998).

10) 藤田眞作「化学者・生化学者のためのLaTeX」 東京化学同人 (1993).

11) 藤田眞作「LaTeXまくろの八衢」 アジソン・ウェスレイ・パブリッシャーズ・ジャパン　 (1995).

12) 藤田眞作「LaTeX本づくりの八衢」 アジソン・ウェスレイ・パブリッシャーズ・ジャパン　 (1996).

13) 藤田眞作「LaTeX2e階梯」 アジソン・ウェスレイ・パブリッシャーズ・ジャパン　 (1996).

14) 藤田眞作「続\LaTeXe{}階梯・縦組編」 アジソン・ウェスレイ・パブリッシャーズ・ジャパン　 (1998).

15) 藤田眞作「XyMTeX---Typesetting Chemical Structureal Formulas」 アジソン・ウェスレイ・パブリッシャーズ・ジャパン　 (1997).

16) S. Fujita, N. Tanaka, J. Chem. Inf. Comput. Sci., 39 903--914 (1999).

17) S. Fujita, J. Chem. Inf. Comput. Sci., 39 915--927 (1999).