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Iwasa Takeshi

Faculty of Science Chemistry Physical ChemistryAssistant Professor
Institute for Integrated Innovations Institute for Chemical Reaction Design and DiscoveryAssistant Professor

Researcher basic information

■ Degree
  • PhD, The Graduate University for Advanced Studies, Mar. 2009
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
Researcher number
  • 80596685
ORCID IDJ-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • 近接場光化学
  • 光学応答理論
  • 励起状態
  • 近接場光学
  • 分子物理学
  • クラスター化学
  • 錯体化学
  • 触媒化学
Research Field
  • Nanotechnology/Materials, Fundamental physical chemistry
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • Apr. 2019 - Present
    Hokkaido University, 兼務教員(兼務)
  • Oct. 2014 - Present
    北海道大学大学院, 理学研究院, 助教
  • Nov. 2020 - Mar. 2025
    科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業 さきがけ研究員(兼任)
  • Apr. 2015 - Mar. 2022
    Kyoto University, 触媒・電池元素戦略研究拠点ユニット, 拠点助教(兼任)
  • Apr. 2014 - Sep. 2014
    Keio University, Faculty of Science and Technology, 特任講師(兼任)
  • Apr. 2010 - Sep. 2014
    Japan Science and Technology Agency, 博士研究員
  • May 2010 - Mar. 2014
    Keio University, Faculty of Science and Technology, 特任助教(兼任)
  • Apr. 2008 - Mar. 2010
    学振特別研究員(分子科学研究所)
Educational Background
  • Apr. 2006 - Mar. 2009, The Graduate University for Advanced Studies, School of Physical Sciences, Department of Structural Molecular Science
  • Apr. 2005 - Mar. 2006, Institute for Molecular Science, 理論分子科学専攻, (依託学生)
  • Apr. 2004 - Mar. 2006, 北海道大学大学院, 理学研究科, 化学専攻
  • Apr. 2000 - Mar. 2004, Hokkaido University, School of Science, Chemistry
Committee Memberships
  • Sep. 2026 - Present
    Chemistry Letters, Early Career Advisory Board
  • Dec. 2014 - Present
    北海道大学物質科学フロンティアを開拓するAmbitiousリーダー育成プログラム, 産官学連携委員, Others
  • Dec. 2014 - Present
    北海道大学物質科学フロンティアを開拓するAmbitiousリーダー育成プログラム, 教務専門委員, Others
  • Jul. 2019 - Dec. 2023
    理論化学会, 会誌フロンティア編集委員, Society
  • Mar. 2018 - Sep. 2023
    TACC2023 Secretariat Office
  • Sep. 2021
    第15回分子科学討論会実行委員, Society
  • May 2019 - May 2019
    第22回理論化学討論会, 実行委員, Society
  • May 2015 - May 2015
    第31回化学反応討論会, 実行委員, Society

Research activity information

■ Awards
  • Mar. 2026, プラズモニック化学研究会, 第6回プラズモニック化学研究会若手奨励賞
    双極子近似を超えた光-分子相互作用の第一原理計算手法の開発とプラズモニック化学への応用
  • Jun. 2023, APNFO14, Best Poster Award in The 14th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
    Near-field Raman spectroscopy with multipolar Hamiltonian and real-time-TDDFT
    Takeshi Iwasa
  • Oct. 2021, 第7回北海道大学部局横断シンポジウム, ベストポスター賞
    「双極子近似を超えた光学応答理論開発と光STM-TERSへの応用」
    岩佐豪, Japan society, Japan, 34006646;30404721;30404720;30404717
  • May 2015, 第18回理論化学討論会, 優秀講演賞
    「非一様電場と分子振動の相互作用と近接場赤外吸収分光への応用」
    岩佐豪, Japan society, Japan
■ Papers
■ Other Activities and Achievements
  • 特集: 分光・イメージングの最前線
    理論化学会会誌「フロンティア」, 5, 3, Jul. 2023
  • [Ag23Pd2(PPh3) 10Cl7]0 の合成と幾何構造:形成可能な 超原子分子の種類とその形成要因の解明に向けて
    宮嶋 小百合; Sakiat Hossain; 岩佐 豪; 川脇 徳久; 武次 徹也; 根岸 雄一, ナノ学会刊行和文誌, 20, 2, 59, 64, Mar. 2022, [Peer-reviewed]
    Introduction scientific journal
  • 特集:光と分子の相互作用
    理論化学会誌「フロンティア」, 3, 4, 205, 257, 31 Oct. 2021
    理論化学会
  • 第一原理計算による近接場光と分子の相互作用
    岩佐豪, 光学, 50, 3, 120, 126, Mar. 2021
■ Books and other publications
  • 低コストNi1-xCuxCo2O4触媒のN2O分解反応特性と分光・理論解析
    日隈 聡士; 岩佐 豪
    アグリバイオ 2026年8月臨時増刊号・北陵館, 05 Aug. 2026, 46315025;46315024;30404718, [Joint work]
  • 密度汎関数法による量子化学計算
    常田貴夫; 武次徹也; 小林正人; 岩佐豪; Andrey Lyalin; 斉田謙一郎; 小野ゆり子; 堤拓朗; 和田諒; 赤間知子, 2.2 振動スペクトル
    講談社サイエンティフィク, 28 May 2025, 9784065396780, 256, 51-63, [Contributor]
  • 局在した光と分子
    岩佐豪
    カーボン・エネルギーコントロール社会協議会 (CanApple), 05 Jan. 2024, Others
  • 計算化学研究におけるスパースモデリングの応用
    岩佐豪; 小林正人; 武次徹也
    技術情報協会, 28 Apr. 2023
  • ナノの光を使った化学反応 STM 探針先端のプラズモン場に光を閉じ込める
    岩佐豪
    Oct. 2020
■ Lectures, oral presentations, etc.
  • 温和な条件下でのアンモニア合成を目指したCo/MgO触媒へのBaO添加効果
    佐藤勝俊; 佐藤勝俊; 宮原伸一郎; 毛利広野; 岩佐豪; 岩佐豪; 武次徹也; 武次徹也; 永岡勝俊; 永岡勝俊
    触媒討論会討論会A予稿集(CD-ROM), 2021
    2021 - 2021
  • クラスターモデルでの酸化物担持金属クラスター触媒の電子物性
    岩佐豪; 武次徹也; 岩佐豪; 武次徹也
    ナノ学会大会講演予稿集, 10 May 2017, Japanese
    10 May 2017 - 10 May 2017
  • チオール分子で保護された金クラスターの励起状態と発光機構の解明
    蝦名昌徳; 原渕祐; 原渕祐; 岩佐豪; 岩佐豪; 武次徹也; 武次徹也
    ナノ学会大会講演予稿集, 10 May 2017, Japanese
    10 May 2017 - 10 May 2017
  • Specifying primary factors in the catalytic activity of metal clusters based on quantum chemical calculations and machine learning
    Kobayashi Masato; Iwasa Takeshi; Gao Min; Takagi Makito; Maeda Satoshi; Taketsugu Tetsuya
    Proceedings of the Symposium on Chemoinformatics, 2016, Division of Chemical Information and Computer Sciences The Chemical Society of Japan, Japanese
    2016 - 2016, Because catalytic activities of metal nano clusters depend on the composition, size, environment, and structural isomers of the cluster, it has been difficult to elucidate the primary factors in their catalytic activities. In this study, we attempted to extract the factors in the catalytic activity using the sparse modeling techniques and the systematic quantum chemical calculations assisted by the automatic search of reaction pathways. In particular, the transition state energies for NO dissociation on Cu13 clusters were modeled with the orbital energies and local indices by the LASSO, SCAD, and MC+ regressions. It was found that the transition state energy negatively correlates with the LUMO energy. The SCAD and MC+ regressions could generate more compact and better models with higher correlation factors than the LASSO regression.
  • 22pBG-13 Theoretical method for the interaction between non-uniform near-field and molecular vibrations
    Iwasa T; Taketsugu T
    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan, 2015, The Physical Society of Japan (JPS), Japanese
    2015 - 2015
■ Syllabus
  • 分子化学A(分子理論化学), 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • 一般教育演習(フレッシュマンセミナー), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 理学共通演習Ⅱ, 2024年, 学士課程, 理学部
■ Affiliated academic society
  • 複合系の光機能研究会
  • 理論化学会
  • THE JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS
  • THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN
  • JAPAN SOCIETY FOR MOLECULAR SCIENCE
■ Research Themes
  • Theoretical Chemistry Analysis of Superatomic Materials
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2026 - 31 Mar. 2031
    武次 徹也; 岩佐 豪
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A), Hokkaido University, 26H00397
  • Advancing Interfacial Photofunctional Molecular Science via Operando Microscopy Integrated with Theory
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2026 - 31 Mar. 2031
    杉本 敏樹; 岩佐 豪
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (S), Institute for Molecular Science, 26K21748
  • 一酸化二窒素の低温分解を可能にするHigh-entropy Spinel触媒の開発と反応機構解明
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2026 - 31 Mar. 2029
    日隈 聡士; 岩佐 豪
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 26K15228
  • Development of multi-excitation transient spectroscopy for analyzing multi-step photo-reduction processes of CO2
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2026
    宮田 潔志; 倉持 悠輔; 岩佐 豪
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B), Kyushu University, 23H03833
  • 一酸化二窒素分解触媒の基礎開発と特性解明
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2026
    日隈 聡士; 岩佐 豪
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 23K04833
  • 近接場光と分子の磁気的相互作用の理論研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2026
    岩佐 豪
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 23K04671
  • Elucidation of selection rules in nano-optics and development of new energy conversion pathways
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    05 Apr. 2021 - 31 Mar. 2025
    今田 裕; 安藤 康伸; 久間 晋; 今井 みやび; 岩佐 豪
    実験面では、計測システムの改良を継続して行ってきており、徐々に分光計測の高精度化と分光データ取得が進んでいる。近接場光学の実験においては、スピン選択則や項間交差の詳細解明を目指して、りん光材料であるプラチナフタロシアニン分子の単一分子分光計測を実施した。STMのトンネル電流および近接場光という異なる二つの励起源を組み合わせて用いることで、単一分子で項間交差のナノ計測に成功した。また、近接場分光のさらなる高精度化を目指して、STMだけではなく原子間力顕微鏡(AFM)と光を組み合わせた光STM/AFM装置の立ち上げを行った。光STMとしては単一分子のエレクトロルミネッセンス分光ができるまで装置の整備が進み、AFM機能もqPlusセンサーを用いた力計測とAFM像取得ができることを確認した。超流動He液滴実験では、液滴に内包されたフタロシアニン分子の分光計測を進めている。精密な励起スペクトルに加えて、発光分散スペクトル測定の計測系立ち上げを行い、調整・改良を継続して行っている。データ解析においては、任意の数のピークを含むスペクトルデータに対し客観的なピーク本数の推定方法や使い易いインターフェースの検討を進めている。近接場光学の理論に関しては、実験で使用するフタロシアニン系やその他特徴的な対称性を有するモデル分子において、近接場中での分子の遷移モーメントの計算を実施した。近接場分光の実験結果と比較することで近接場内での特徴的相互作用の理解を進めている。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Institute of Physical and Chemical Research, 21H04644
  • 近接場光による励起状態制御の理論
    戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 さきがけ
    Nov. 2020 - Mar. 2025
    岩佐 豪
    量子力学では、基底状態の波動関数に外場を作用させて励起状態を重ね合わせることができます。本研究では、「物質近傍に局在する近接場光を用いて励起状態をどのように制御できるか」に理論的に挑戦します。具体的には、近接場光と分子の相互作用を記述するための双極子近似を超えた第一原理計算手法を開発し、電磁場の空間構造を設計して、狙いの電子励起状態へと励起し、分子の反応性を能動的に制御する仕組みを打ち立てます。
    科学技術振興機構, 北海道大学, Principal investigator
  • Theoretical study for near-field induced photochemistry beyond the dipole approximation
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
    Iwasa Takeshi
    In this study, we developed a theoretical method beyond the dipole approximation to elucidate the mechanism of photochemical reactions induced by localized near-field and clarified the difference between far-field and near-field excisions, as well as the selection rule for a photo-STM experiment. Furthermore, using a cluster model, we investigated the excited states of the supported molecules in consideration of the interaction between the metal substrate and the molecules, and found that the excited states of the supported molecules become broadly distributed according to the interaction with the metal, and that the higher excited states are dipole-allowed, but there are many dipole-forbidden states in the low energy region. Although the transition probabilities were also investigated using near-field light, but the reaction mechanism was not fully elucidated, and we intend to improve the metal model in the future.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 20K05412
  • Development of new nitrogen-fixing reactions
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
    Hinokuma Satoshi
    Catalysts are indispensable in the production of chemical products, and heterogeneous reactions using solid catalysts are "low environmental load" because continuous production of chemical products and recovery and reuse of catalysts are possible. However, solid catalyst reactions are more stable (inert) and have lower surface energy than homogeneous reactions using molecular catalysts. In this research, we challenged the production of valuable substances (organic amines, amino acids, etc.) from nitrogen (N2) using catalysts with the surface energy of solid materials raised to the limit. If this research can produce valuable materials from N2, it will become a "dream nitrogen circulation technology." Furthermore, it has become a technology that can be manufactured with "low environmental impact" and contributes to the "Sustainable Development Goals (SDGs)" that promote human health and welfare.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 20K05592
  • Excited states and emission mechanisms of molecular crystals
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2022
    岩佐 豪
    ソフトクリスタルを構成する分子の多くは、多彩な分子間相互作用を有する。分子間相互作用は、励起状態からの緩和経路の変調や、複数の分子間に広がる新たな電子励起状態の形成をもたらすため、ソフトクリスタルの発光機構の解明には、複数種の分子間相互作用を適切に考慮した理論手法が必要になる。本研究では、金属間相互作用と配位子間相互作用の競合する分子結晶の発光過程の学理を構築することを目指して、計算手法の開発と応用を行ってきた。
    本年度は、QM/MM法の独自実装を進めた。QM計算には高速なRI-DFT計算が可能なTURBOMOLEを利用し、MM領域は点電荷とLennard-Jones(LJ)ポテンシャルとして扱った。SCF計算を行う際に、MM原子の位置にDFTから求めた自然電荷を考慮した。その後、エネルギー勾配を計算した出力ファイルに、各QM原子がMM原子から受けるLJポテンシャルからの力を追加するルーチンを作成し、これらの力を用いて構造最適化を行うようにした。金イソシアニド錯体10分子を結晶構造から切り出し、そのうちの2分子をQM領域、残りの8分子をMM領域とした構造最適化を基底状態、および第一励起一重項状態に対して行い、MM領域の有無で最適化構造に違いがでることを確認した。今後は、実験結果の解析に向けた計算を進めて行く。
    また、前年に引き続きクラスター錯体の研究も進めた。今年度は、同じAu25SR18(SRはチオール)で表される2つの構造異性体の光物性の解明に取り組み、コアになるクラスターが対称性のよいコンパクトな形状を取ると原子が密に集まり電子密度が上がる。その結果、HOMOが不安定化してHOMO-LUMO gapエネルギーの低下と吸収ピークの低エネルギー化をもたらすことを明らかにした。関連して、異種原子ドープによる金・銀クラスター錯体の発光機能の向上などについての共同研究も行なった。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 20H04652
  • Theoretical study on the excited states and emission mechanisms of molecular crystals
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    01 Apr. 2018 - 31 Mar. 2020
    岩佐 豪
    配位化合物は、金属間相互作用と配位子間の相互作用の兼ね合いによって複数の結晶構造を取り得る。このような系の励起状態を調べようとすると、複数の種類の分子間相互作用を考慮したモデルを踏まえて適切な近似が必要になる。分子間相互作用によって発光量子収率の向上、あるいは場合によって単分子では蛍光を示す分子が凝集することによって燐光を示すようになることも知られている。分子間の相互作用が強く、単なる構造緩和の経路を変えるだけでなく、2分子あるいは数分子間に広がった新たな電子励起状態を形成することもある。このように分子結晶の発光を調べる場合には、分子間相互作用を適切に考慮した励起状態からの緩和経路を調べる必要がある。
    本年度は、励起状態プロトン移動を示す亜鉛錯体の励起状態における分子間相互作用の効果、励起状態でのプロトン移動に伴う構造変化を調べた結果を論文にまとめた。また領域内外のメンバーと共同研究を行った。Eu錯体の励起状態をTDDFT計算とPopulation解析の結果を組み合わせて金属-金属、金属-配位子1、金属-配位子2、配位子中心の遷移に分類してエネルギー緩和過程を実験と比較した。ホスフィン保護金クラスターに対しては励起状態からの緩和過程を明らかにした。
    一方で、DFT法は汎関数依存性もあり、長距離相関や分子間力などの弱い相互作用の記述に難しさがあるため、必ずしも適切ではない。そこで、高精度量子化学計算手法のMP2法やCC2法を用いて分子間相互作用や励起状態の計算を進めており、現在までに金-アントシアニン錯体の単分子の励起状態は電荷移動状態があり、その波長はDFT法では実験と合わないがCC2計算では実験との良い一致を示す事が分かった。今後は、二量体の励起状態における緩和過程において分子間相互作用が果たす役割について解明を進めて行く予定である。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 18H04496
  • Ab initio molecular dynamics with the multipolar interaction for near-field photoexcitation
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    01 Apr. 2017 - 31 Mar. 2020
    Iwasa Takeshi
    Near field, a highly localized non-uniform light field around a surface, can excite a molecule to dipole-forbidden excited states and can induce unexpected photo chemical reactions. To understand the interactions between the near-field and molecule, a theoretical method beyond the widely used dipole approximation is required. We have developed a theory starting from the original form of the Hamiltonian before the dipole-approximation. The theory is applied to an Ehrenfest molecular dynamics. In addition, we studied structural and electronic properties and relaxation pathways in dipole-forbidden excited states of pure and adsorbed molecules relevant to the near-field excitations. Near-field vibrational excitations including near-field IR and Raman spectroscopic experiments have also been studied by means of an integrated computational chemistry and computational electrodynamics technique. In the future, a diabatic method for near-field photochemistry will be developed.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, 17K14428
  • Optical response theory based on the interaction between nonuniform electric field and molecular vibrations
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    01 Apr. 2013 - 31 Mar. 2015
    IWASA Takeshi
    A theoretical method for the interaction between an electric nearfield in close proximity of a nanomaterial and molecular vibrations has been developed. Nearfields can hardly be described in the dipole approximation due to sharp intensity gradient and their lines of electric force whose distribution depend strongly on the structure of a nanomaterial, the source of nearfield. Here the interaction between an arbitrary shape of electric fields and molecular vibrations is formulated starting from the multipole Hamiltonian and a program code that utilizes the outputs of electronic structure codes is developed. Using this program, vibrational excitations by nearfields for single molecules in the gas phase or adsorbed on a metal cluster are studied and the effects of the near-fields such as the intensity gradients and field distributions are discussed.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), 25810008
  • 空間構造を取り入れた光学応答の時間領域での展開:近接場光の探索と局所励起問題
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2008 - 2009
    岩佐 豪
    局在性を持つ近接場光と物質の相互作用から多種多様な物理現象が期待されている。20年度に開発を終えた電場の空間構造の効果を取り込んだ定式化と時間依存の密度汎関数理論を組み合わせた手法を、実在分子やナノ構造系へと適用し、近接場光の局在性を利用した局所分光と、近接場光の急峻な強度勾配を利用した力学操作の可能性を研究した。まず異方性を持つ1nmサイズの板状の金属ナノ構造体をジェリウムモデルで、近接場光は双極子放射で近似した系での近接場光励起問題を調べた。高調波スペクトルが、ナノ構造体と近接場光の光源の相対位置や相対角度に強く依存することから、局所分光へと展開できることを明らかにした。局所分光の一例として、少数Naクラスターの近接場光励起に対する吸収スペクトル(線形光学応答)と高調波スペクトル(非線形光学応答)を、近接場光光源位置の関数として求めた。Na_2の分子軸方向に偏光した近接場光による局所吸収スペクトルにおいて、分子中心、あるいは各原子上にピークを持つ2つの吸収成分を示すことを明らかにし、特に各原子上での吸収成分は近接場光の強度勾配の作用によるものと帰属した。また直線状とリング状のNa_6での近接場光誘起の高調波強度が、分子の形状を反映した実空間分布を示すことを明らかにし、高調波の次数によって分解能が大きく変わることを明らかにした。
    最後に、近接場光から受ける力をジェリウムモデルによる直径1nmの金属粒子とC_<60>分子に置いて時間領域、エネルギー領域の両面から調べた。力のエネルギー依存性の図において振動構造を持つ事がわかり、これは近接場光励起により発生する不均一な分極を、誘起電荷とそれを遮蔽する成分に分けて考えることで説明した。また、双極子あるいは四極子励起には見られないより高次の多重極子の効果を含んだ近接場光励起特有の励起状態が力を大きく弱めることを明らかにした。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 08J03281
■ Industrial Property Rights
  • ヘテロ接合積層体及び受光素子
    Patent right, 中嶋敦; 角山寛規; 岩佐豪; 赤塚紘己
    特願2012-88325, 09 Apr. 2012