長谷川 淳也 (ハセガワ ジユンヤ)

触媒科学研究所 触媒理論研究部門教授
工学研究院教授
総合イノベーション創発機構教授
総合イノベーション創発機構化学反応創成研究拠点教授
附属社会創造数学研究センター教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(工学), 京都大学
  • Master of Engineering
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
研究者番号
  • 30322168
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 触媒化学
  • 理論化学
  • 量子化学
  • 計算化学
研究分野
  • 情報通信, 計算科学, 触媒計算科学
  • ナノテク・材料, 基礎物理化学, 理論化学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2015年10月 - 現在
    北海道大学, 触媒科学研究所, 教授
  • 2022年04月 - 2026年03月
    北海道大学, 総長補佐
  • 2022年04月 - 2025年03月
    産業技術総合研究所, 触媒化学融合研究センター, 特定フェロー
  • 2018年04月 - 2022年03月
    北海道大学, 触媒科学研究所, 所長
  • 2012年10月 - 2015年09月
    北海道大学触媒化学研究センター, 教授
  • 2011年10月 - 2012年09月
    京都大学福井謙一記念研究センター, 准教授
  • 2007年 - 2012年
    大阪教育大学教養学科, 非常勤講師
  • 2008年12月 - 2011年09月
    京都大学工学研究科合成・生物化学専攻, 講師
  • 1999年11月 - 2008年11月
    京都大学工学研究科合成・生物化学専攻, 助教
  • 1999年11月 - 2007年03月
    京都大学工学研究科合成・生物化学専攻 助手
  • 2003年 - 2004年
    奈良教育大学教育学部 非常勤講師, Undergraduate of Education
  • 1999年04月 - 1999年10月
    ルンド大学, 理論化学科, 博士研究員
  • 1998年04月 - 1999年03月
    ルンド大学, 理論化学科, 日本学術振興会特別研究員
学歴
  • 1993年04月 - 1998年03月, 京都大学, 大学院工学研究科, 合成・生物化学専攻, 博士後期課程, 日本国
  • 1989年04月 - 1993年03月, 京都大学, 工学部, 合成化学科, 日本国
委員歴
  • 2026年05月 - 現在
    触媒学会北海道支部, 支部長
  • 2025年05月 - 現在
    理論化学会, 幹事
  • 2024年09月 - 現在
    分子科学会, 運営委員, 学協会
  • 2022年10月 - 現在
    日本化学会, 代議員, 学協会
  • 2005年 - 現在
    量子化学研究協会, 理事, 学協会
  • 2013年04月 - 2026年03月
    日本化学会, 速報誌Chemistry Letteres編集委員, 学協会
  • 2016年04月 - 2024年03月
    触媒学会, 代議員, 学協会
  • 2014年04月 - 2024年03月
    触媒学会北海道支部, 幹事, 学協会
  • 2021年06月 - 2023年09月
    理論化学会, 副会長
  • 2019年06月 - 2023年09月
    理論化学会, 幹事, 学協会
  • 2016年04月 - 2019年05月
    理論化学研究会, 世話人, 学協会
  • 2014年04月 - 2016年03月
    触媒学会, 企画・教育委員, 学協会
  • 2011年04月 - 2014年03月
    次世代スパコン戦略課題小委員会, 委員, 学協会
  • 2008年04月 - 2010年03月
    日本化学会近畿支部, 「化学への招待」 委員, 学協会
学内役職歴
  • 教育研究評議会評議員, 2018年4月1日 - 2020年3月31日
  • 教育研究評議会評議員, 2020年4月1日 - 2022年3月31日
  • 研究戦略室室員, 2022年4月1日 - 2024年3月31日
  • 触媒科学研究所長, 2018年4月1日 - 2020年3月31日
  • 触媒科学研究所長, 2020年4月1日 - 2022年3月31日
  • 触媒科学研究所附属触媒連携研究センター長, 2016年4月1日 - 2018年3月31日
  • 触媒科学研究所副所長, 2015年10月1日 - 2016年3月31日
  • 触媒科学研究所副所長, 2016年4月1日 - 2018年3月31日
  • 創成研究機構副機構長, 2024年4月1日 - 2024年12月31日
  • 総合イノベーション創発機構 副機構長, 2025年1月1日
  • 総長補佐, 2022年4月1日 - 2024年3月31日
  • 総長補佐, 2024年4月1日 - 2026年3月31日

研究活動情報

■ 受賞
  • 2013年08月, The 15-th Asian Chemical Congress Singapore, ”Asian Raising Star”
  • 2011年09月, Centre de Mecanique Ondulatoire, QSCP Promising Scientist Award
    長谷川 淳也
  • 2009年, 分子科学会奨励賞
    日本国
■ 論文
■ その他活動・業績
  • Tuning Transition Electric and Magnetic Dipole Moments: [7]Helicenes Showing Intense Circularly Polarized Luminescence (vol 12, pg 686, 2021)
    Hiromu Kubo; Takashi Hirose; Takuya Nakashima; Tsuyoshi Kawai; Jun-ya Hasegawa; Kenji Matsuda, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS, 12, 4, 1124, 1124, 2021年02月
    英語, その他
  • ゼオライト固定化インジウム酸素クラスターの合成とメタン活性化能
    前野禅; 安村駿作; りゅう冲; 鳥屋尾隆; 鳥屋尾隆; 今健一; 中山哲; 長谷川淳也; 清水研一; 清水研一, 触媒討論会討論会A予稿集(CD-ROM), 124th, 2019年
  • ビピリジル残基を主鎖に含むポリウレタンおよびポリエステルの合成と高分子配位子としての応用
    中野環; 木村彰宏; 長谷川淳也; NAGEH Hassan; WANG Yue; 永直文, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 67, 2, 2018年
  • 触媒計算科学概観:理論計算はいかに活用できるか
    長谷川 淳也, 触媒, 59, 4, 176, 180, 2017年
    触媒学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)
  • キャタリストインフォマティクス
    長谷川 淳也, 日本化学会情報化学部会誌(Web), 34, 4, 109, 109, 2016年, [査読有り]
    公益社団法人 日本化学会・情報化学部会, 日本語
  • Quantum mechanical molecular interactions for calculating excitation energy in molecular environments: A first-order interacting space approach
    Kazuma Yanai; Kazuya Ishimura; Jun-ya Hasegawa, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 249, 2015年03月, [査読有り]
    英語, 研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
  • 炭素へのセルロースオリゴマーの吸着における疎水性官能基の役割
    藪下瑞帆; 小林広和; 長谷川淳也; 原賢二; 福岡淳, 触媒討論会討論会A予稿集, 114th, 411, 2014年09月18日
    日本語
  • Adsorption of cellulosic molecules on carbon materials driven by their hydrophobicity
    Mizuho Yabushita; Hirokazu Kobayashi; Jun-Ya Hasegawa; Kenji Hara; Atushi Fukuoka, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 248, 2014年08月, [査読有り]
    英語, 研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
  • マルチスケール・モデルによる複雑分子系の計算化学
    長谷川 淳也, 化学, 68, 12, 12, 16, 2013年
    化学同人, 日本語
  • Color-tuning in photo-functional proteins: electronic structure and interactions
    Jun-ya Hasegawa, LUMINESCENCE, 27, 2, 121, 121, 2012年03月, [査読有り]
    英語, 研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
  • 光生物学システムの励起状態と機能への理論的アプローチ
    長谷川 淳也, 第2次先端ウオッチング調査:融合領域の創成, 41, 45, 2012年
  • 光生物学システムの励起状態と機能:高精度電子理論の開発を基盤とする理論的研究
    長谷川 淳也, 「実在系の分子理論」ニュースレター, 20, 2010年
  • PSII反応中心の励起状態と分子間相互作用
    長谷川 淳也; 北川 裕也; 松田 建児, 京都大学学術情報メディアセンター全国共同利用版「広報」, 9, 2, 12, 13, 2010年
  • 光機能性蛋白質におけるカラー・チューニングの量子化学
    長谷川 淳也, Mol. Sci., 4, 1, 31, 2010年, [査読有り]
    In visual systems and fluorescent proteins, controlling the photo-absorption/emission energy (color tuning) of the chromophore is the essentials to furnish a protein with the photo-functionality. Depending on the protein environment, the chromophores show a variety of colors, which are relevant to the character of the excited states and to the interactions between the chromophore and the environment. Here we summarize our recent studies on the spectral tuning mechanism of the human visual cone pigments and the fluorescent proteins. These studies elucidated a common feature in the color tuning, which also suggests a strategy to artificially control the color of proteins. We also explain our recent progress in developing the symmetry-adapted cluster-configuration interaction (SAC-CI) method and hybrid quantum mechanical/molecular mechanical (QM/MM) method particularly for studying the photo-functional proteins., Japan Society for Molecular Science, 日本語
  • 錐体視物質におけるカラー・チューニング機構の解明:高精度量子化学計算による理論的研究
    長谷川 淳也; 藤本 和宏; 中辻 博, 京都大学学術情報メディアセンター全国共同利用版広報, 8, 2, 5, 6, 2009年
  • 水素吸蔵体:分子間相互作用の解析と分子設計への展望
    長谷川 淳也, シーエムシー出版, 106, 113, 2009年, [査読有り]
  • Exploring Photo-Biology and Bio-Spectroscopy with the SAC-CI (Symmetry-Adapted Cluster-Configuration Interaction) Method"jointly worked"
    Radiation Induced Molecular Phenomena in Nucleic Acid: A Comprehensive Theoretical and Experimental Analysis,Springer, 93-124, 2008年
  • A Review of the SAC-CI Applications to the Excited States of Porphyrin Compounds: How Q-band absorptions are controlled?"jointly worked"
    Comp. letters, in press, 2008年
  • 紅色細菌光合成反応中心における励起状態と電子移動の量子化学
    光合成研究, 18, 43-49, 2008年
  • 光合成・視覚・生物発光の初期過程:SAC‐CI法による研究,"jointly worked"
    固体物理, 43 (11), 147-155, 2008年
  • Spectral Tuning Mechanism in Photofunctional Proteins: A SAC-CI Theoretical Study "jointly worked"
    Frontiers of Computational Science 2008, 1-8, 2008年
  • 生物による光吸収・発光色の多様性に関する電子論的起源について
    長谷川 淳也; 藤本 和宏; 中谷 直輝; 中辻 博, 京都大学学術情報メディアセンター全国共同利用版広報, 7, 2, 27, 28, 2008年
  • Exploring Photo-Biology and Bio-Spectroscopy with the SAC-CI (Symmetry-Adapted Cluster-Configuration Interaction) Method
    J. Hasegawa; H. Nakatsuji, Radiation Induced Molecular Phenomena in Nucleic Acids: A Comprehensive Theoretical and Experimental Analysis, Springer, 93, 124, 2008年, [査読有り]
  • 光合成・視覚・生物発光の初期過程:SAC‐CI法による研究
    長谷川 淳也; 中辻 博, 固体物理, 43, 11, 147, 155, 2008年, [査読有り]
  • Spectral Tuning Mechanism in Photofunctional Proteins: A SAC-CI Theoretical Study
    J. Hasegawa; K. Fujimoto; N. Nakatani; H. Nakatsuji, Frontiers of Computational Science 2008, 1, 8, 2008年, [査読有り]
  • 蛍ルシフェラーゼにおける発光色制御メカニズム
    長谷川 淳也; 中谷 直輝; 中辻 博, 京都大学学術情報メディアセンター全国共同利用版広報, 6, 2, 27, 28, 2007年
  • Photobiology and biospectroseopy studied by SAC-CI method
    Jun-ya Hasegawa, RECENT PROGRESS IN COMPUTATIONAL SCIENCES AND ENGINEERING, VOLS 7A AND 7B, 7A-B, 1296, 1296, 2006年, [査読有り]
    英語
  • Excited states and electron-transfer in bacterial photosynthetic reaction center: SAC-CI theoretical study
    Jun-ya Hasegawa; Hiroshi Nakatsuji, RECENT PROGRESS IN COMPUTATIONAL SCIENCES AND ENGINEERING, VOLS 7A AND 7B, 7A-B, 790, 793, 2006年, [査読有り]
    英語
  • 2.3.4生体分子I(共著)
    実験化学講座 第5版、12巻 計算化学、丸善, 202-210, 2004年
  • 2.3.4生体分子I
    長谷川 淳也; 中辻 博, 実験化学講座 第5版、12巻 計算化学, 丸善, 202, 210, 2004年, [査読有り]
  • ノーベル賞と化学産業
    中辻 博; 長谷川 淳也; 江原 正博, 三洋化成ニュース, 417, 14, 18, 2003年
  • Excited states and electron transfer in the photosynthetic reaction center of Phodopseudomonas viridis: SAC-CI study "jointly worked"
    Protein, Nucleic acid and Enzyme, 45,587-594, 2000年
  • 光合成反応中心の励起状態と電子移動
    中辻博; 長谷川淳也; 大川和史, 蛋白質核酸酵素, 45, 4, 587, 594, 2000年, [査読有り]
    共立出版, 日本語
■ 講演・口頭発表等
  • Ligand Design of Transition Metal Complexes for Electrocatalysis
    Jun-ya Hasegawa; S. Hadsadee; M. Ratanasak; P. Naweepattana; S. Morita; R. Miyazaki; K. Iida
    3rd Korea-Japan Symposium, Chemistry with AI for Carbon Neutrality, 2026年06月30日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    2026年06月29日 - 2026年07月01日, [招待講演]
  • 二酸化炭素活性化の触媒メカニズム
    長谷川淳也
    触媒化学研究部門講演会, 2026年01月26日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    2026年01月26日 - 2026年01月26日, [招待講演]
  • 特異な反応場における触媒反応機構
    長谷川淳也
    第992回分子研コロキウム, 2026年01月23日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    2026年01月23日 - 2026年01月23日, [招待講演]
  • 計算化学による反応機構研究:リアリティを求めて
    長谷川淳也
    第52回オルガノメタリックセミナー, 2025年10月23日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    2025年10月23日 - 2025年10月23日, [招待講演]
  • 実験と理論のインタープレイによる分子機能場の研究
    長谷川淳也
    「π分子複雑性」第二回融合マッチングワークショップ, 2025年10月04日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    2025年10月04日 - 2025年10月04日, [招待講演]
  • Electronic structure origin of mechanochemically induced selectivity in acid catalyzed chitin hydrolysis
    Jun-ya Hasegawa; Danjo P. de Chavez
    Global Virtual Symposium: Development of Theoretical Methods, Algorithms and Applications to Relevant Chemical Problems, 2025年08月17日, 英語, 口頭発表(基調)
    2025年08月17日 - 2025年08月21日, [招待講演]
  • Reaction Mechanism and Catalyst Design of Transition Metal Complexes
    Jun-ya Hasegawa; Ray Miyazaki; Sarinya Hadsadee; Manasada Ratanasak
    The 20th Asian Chemical Congress (20ACC), 2025年06月26日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    2025年06月23日 - 2025年06月27日, [招待講演]
  • 拘束条件を導入した計算化学:放射光科学との接点を求めて
    長谷川淳也
    立命館大学SRセンター研究成果報告会, 2025年06月21日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    2025年06月21日 - 2025年06月21日, [招待講演]
  • Reaction Mechanism and Catalyst Design of Transition Metal Complexes
    Jun-ya Hasegawa; R. Miyazaki; S. Hadsadee; M. Ratanasak
    The 11th Conference of the Asia-Pacific Association of Theoretical and Computational Chemists (APATCC11),, 2025年04月23日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    2025年04月21日 - 2025年04月25日, [招待講演]
  • DFT Mechanistic Study on Catalytic Conversion of CH4 and CO2
    J.Hasegawa
    FHI-ICAT joint symposium, 口頭発表(招待・特別)
    2024年11月18日 - 2024年11月19日, Fritz Haber Institute of the Max Planck Society, ドイツ連邦共和国, [招待講演]
  • 外力を導入する計算化学による反応機構研究
    長谷川淳也
    第18回分子科学討論会, 口頭発表(招待・特別)
    2024年09月18日 - 2024年09月21日, 京都大学, 日本国, [招待講演]
  • DFT mechanistic study on catalytic conversion of CH4 and CO2
    J.Hasegawa
    The 13th Natural Gas Conversion Symposium (NGCS13), 口頭発表(基調)
    2024年04月21日 - 2024年04月25日, Xiamen, 中華人民共和国, [招待講演]
  • 外力を導入した計算化学による反応機構研究
    長谷川淳也
    第8回FlowSTシンポジウム, 2024年02月09日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Computational Chemistry with External Force for Investigation of Reaction Mechanisms
    J.Hasegawa
    The Path of Quantum Chemistry into the 21st Century, 口頭発表(招待・特別)
    2024年01月16日 - 2024年01月18日, [招待講演]
  • 系間交差を経由する化学反応機構
    長谷川淳也
    QCRIセミナー, 2023年11月20日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • 計算化学にもとづく物性制御・反応制御
    長谷川淳也
    データ駆動型材料設計技術利用推進コンソーシアム 第11回セミナー, 2023年11月17日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Computational Chemistry with Constraint Force for Investigation of Reaction Mechanisms
    J.Hasegawa
    The 4th Materials Research Society of Thailand International Conference (MRS 2023), 口頭発表(基調)
    2023年02月28日 - 2023年03月04日, [招待講演]
  • On the Electronic Structure Origin of Mechanochemically Induced Selectivity in Acid Catalyzed Chitin Hydrolysis
    D. P. De Chavez; Jun-ya Hasegawa
    Asia Pacific Association of Theoretical and Computational Chemistry (APCTCC-10), 口頭発表(招待・特別)
    2023年02月19日 - 2023年02月23日, [招待講演]
  • 外力を導入した計算化学による反応機構研究
    長谷川淳也
    特別講演会(京都大学), 2023年01月27日
    [招待講演]
  • 系間交差を含む触媒反応経路に関する理論的研究
    長谷川淳也
    スーパーコンピュータワークショップ2022, 2023年01月16日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • 外力を導入した計算化学による反応機構研究
    長谷川淳也
    IRCCS-RCMS-GTR-ITbMセミナー, 2022年12月13日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Theoretical study on C-H activation with heterogeneous catalysts
    J.Hasegawa
    ICAT-IIT Indore Joint Symposium on Catalysis, 2022年09月28日
    [招待講演]
  • Metal-support charge-transfer interaction in Au/OMS–2 activates adsorbed O2 for indirect C-H activation of piperidone
    J.Hasegawa
    The 2022 Pure and Applied Chemistry International Conference (PACCON 2022), 口頭発表(招待・特別)
    2022年06月30日 - 2022年07月01日, [招待講演]
  • Catalyst Informatics Cooperation among Institutes in Japan
    J.Hasegawa
    e-ASIA Joint Research Program Online Workshop on Materials Informatics
    2021年01月13日 - 2021年01月14日, [招待講演]
  • 二酸化炭素の有効利用に向けた理論と実験のインタープレイ
    長谷川淳也
    文部科学省 ポスト「京」重点課題5 サブ課題C 連携推進ワークショップ, 2019年09月21日
    [招待講演]
  • メタン脱水素カップリングにおける液体インジウムの触媒機構に関する理論的研究
    長谷川淳也
    第124回触媒討論会
    2019年09月18日 - 2019年09月20日, [招待講演]
  • 開殻電子系が関与する反応の理論化学:系間交差のポテンシャル面
    長谷川淳也
    日本化学会第99春季年会 中長期企画講演「開殻性分子種:ファジーボンドが拓く新たな化学」, 2019年03月16日
    [招待講演]
  • Exploring the Enantioselective Mechanism of Pd Catalyst with Polyquinoxaline Ligand for Asymmetric Hydrosilylation of Styrene
    M. Ratanasak; T. Yamamoto; M. Suginome; J. Hasegawa
    2019 National Symposium for Molecular Chirality, 2018年10月21日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    Beijing University of Chemical Technology, [招待講演], [国際会議]
  • Computational Chemistry with Constraint Force
    J. Hasegawa
    A Satellite Symposium to celebrate Prof. Kenichi Fukui's 100th birthday, 2018年10月13日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    京都大学, [招待講演], [国際会議]
  • 複雑系化学反応機構への計算化学アプローチ
    長谷川淳也
    日本化学会東北支部青森地区講演会, 2018年10月05日, 口頭発表(招待・特別)
    弘前大学, [招待講演], [国内会議]
  • Methane to Ethane Conversion by Liquid Metal Indium: A DFT Mechanistic Study
    Y. Ohtsuka; Y. Nishikawa; H. Ogihara; I. Yamanaka; J. Hasegawa
    2018 International Symposium on Advancement and Prospect of Catalysis Science & Technology, 2018年07月27日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Theoretical Study on Reaction Mechanisms Involving Intersystem Crossing
    長谷川 淳也
    Pure and Applied Chemistry International Conference 2018 (PACCON 2018), 2018年02月09日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Constraint Structure Optimization for Minimum Energy Intersystem Crossing Point
    長谷川 淳也
    The 8-th Asia Pacific Association of Theoretical and Computational Chemists (APATCC8), 2017年12月15日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Constraint Structure Optimization for Minimum Energy Intersystem Crossing Point
    長谷川 淳也
    Theoretical Design of Materials with Innovative Functions Based on Element Strategy and Relativistic Electronic Theory, 2017年12月08日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Constraint Structure Optimization for Minimum Energy Intersystem Crossing Point
    長谷川 淳也
    The XXII-th Quantum Systems in Chemistry, Physics, and Biology (QSCP), 2017年10月19日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • 系間交差を含む触媒反応経路に関する理論的研究
    長谷川 淳也
    触媒・電池元素戦略研究拠点 第11回公開シンポジウム, 2017年10月04日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Theoretical Study of Frustrated Lewis Pair for Activation of Stable Chemical Bonds
    J. Hasegawa; M. Ohbo; Y. Hoshimoto; S. Ogoshi
    The 21th International Annual Symposium on Computational Science and Engineering (ANSCSE 21), 2017年08月04日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited-State Molecular Interactions: a First-Order Interacting Space Approach
    長谷川 淳也
    3rd Japan-Thai workshop on Theoretical and Computational Chemistry 2017, 2017年07月14日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Constraint Structure Optimization for a Particular Energy Minimum
    長谷川 淳也
    2017 Summer Symposium of KCS-Physical Chemistry Division and 2017 Korea-Japan Molecular Science Symposium, 2017年07月11日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited-State Molecular Interactions: a First-Order Interacting Space Approach
    J. Hasegawa; K. Yanai; K. Ishimura
    International Symposium on Pure & Applied Chemistry (ISPAC) 2017, 2017年06月09日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    Ho Chi Minh City, Vietnam, [招待講演], [国際会議]
  • 拘束条件を付したポテンシャル面上の最適化問題
    長谷川 淳也
    スーパーコンピュータワークショップ2016 「これまでの理論・計算科学を振り返り今後を展望する」, 2017年02月01日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Constraint Structure Optimization on Potential Energy Surface
    長谷川 淳也
    Thai-Japan Symposium in Chemistry, 2016年11月15日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • 拘束条件を付したポテンシャル面上の最適化問題
    長谷川 淳也
    第3回電子状態理論シンポジウム, 2016年11月05日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Transition states of spin-crossing reactions
    長谷川 淳也
    EMN Meeting on Computation and Theory, 2016年10月13日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Transition states of spin-crossing reactions
    長谷川 淳也
    International Symposium on Pure & Applied Chemistry (ISPAC) 2016 “Recent Advances in Pure & Applied Chemistry”, 2016年08月16日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Theoretical Study of Excited States of Photosynthetic Reaction Center: Photoabsorption, electron transfer, and photoprotection
    長谷川 淳也
    The 2016 Pure and Applied Chemistry Internati The onal Conference (PACCON 2016), 2016年02月11日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • CO2 fixation mechanism of bifunctional porphyrin catalyst: a theoretical study
    長谷川 淳也
    PACIFICHEM 2015, 2015年12月15日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Theoretical Study of CO2 Fixation by a Bifunctional Porphyrin Catalyst
    長谷川 淳也
    ICIQ-FIFC Spain-Japan Joint Symposium on Theoretical and Computational Chemistry of Comple Systems, 2015年11月25日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited states and molecular interactions in photofunctional proteins
    長谷川 淳也
    Computational Approaches for the Study of Chemical and Biological Systems, Centro de Investigaciones Biol?gicas, CIB-CSIC, 2015年11月23日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Transition State of Spin-State Crossing Reactions
    J. Hasegawa
    19th International Annual Symposium on Computational Science and Engineering (ANSCSE19), 2015年06月18日, 口頭発表(招待・特別)
    Ubon Ratchathani University, Thailand, [招待講演], [国際会議]
  • 凝集系における分子の励起状態と分子間相互作用
    長谷川 淳也
    理研シンポジウム「生体分子系量子化学計算の最前線」, 2015年01月22日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Excited States and Molecular Interactions in Proteins and Solutions
    J. Hasegawa
    The 2nd China-Japan-Korea Tripartite Workshop on Theoretical and Computational Chemistry, 2015年01月21日, 口頭発表(招待・特別)
    Kobe, Japan, [招待講演], [国際会議]
  • Excited States and Molecular Interactions in Proteins and Solutions
    J. Hasegawa
    Quantum System in Chemistry and Physics, 2014年11月17日, 口頭発表(招待・特別)
    Tamkang, Taiwan, [招待講演], [国際会議]
  • Excited states and molecular interactions in photofunctional proteins
    J. Hasegawa
    Ultrafast Processes in Proteins: Theory and Experiment, 247th American Chemical Society National Meeting & Exposition, 2014年03月, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Molecular Excited States in Proteins and Solutions: a Theoretical Study on Molecular Interactions
    J. Hasegawa
    Molecular Science and Synthesis of Functional Molecules for Next Generation, 2014年03月, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Excited states of molecules in proteins and solutions
    Jun-ya Hasegawa
    CRC-EC Joint International Symposium on Chemical Theory for Complex Systems, 2014年01月, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Molecular Excited States in Proteins and Solutions
    Jun-ya Hasegawa
    5th JCS International Symposium on Theoretical Chemistry, 2013年12月, 口頭発表(招待・特別)
  • Electrostatic and Quantum Mechanical Molecular Interactions
    長谷川 淳也
    The 15-th Asian Chemical Congress Singapore, 2013年08月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Computational Chemistry for Complex Systems: Environmental Effect in Proteins and Solutions
    J.Hasegawa
    The Fourth Joint Symposium of PCOSS-CRC, 2013年05月09日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [国際会議]
  • Theoretical Study on the Color Tuning Mechanism of Photo-functional Proteins: Excited States and Molecular interactions
    J.Hasegawa
    2012 HU - NU - SNU - NIMS/MANA Joint Symposium, ”Challenges in Advanced Chemistry of Asia”, 2012年12月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Configuration Interaction in Quantum Chemistry
    J.Hasegawa
    MAterial Simulation in Petaflops era (MASP2012), Institute for Solid State Physics, 2012年06月25日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [国際会議]
  • Color-tuning in Photo-functional Proteins: Electronic Structure and Interactions
    J.Hasegawa
    The 17-th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence, 2012年05月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Theoretical study on the excited states and molecular interactions of photo-functional proteins
    J.Hasegawa
    The 14-th Asian Chemical Congress, 2011年09月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Excited states of photo-functional proteins: SAC-CI study
    J.Hasegawa
    The 16-th Quantum Systems in Chemistry and Physics, 2011年09月, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited states of photo-functional proteins
    J.Hasegawa
    Fukui International Symposium for Theoretical Chemistry, 2011年08月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Quantum chemistry of the excited states of photo-functional proteins: physical, chemical, and biological origins of the color-tuning
    J.Hasegawa
    BioInformatics in Torun - BIT11, 2011年06月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited states of photo-functional proteins: SAC-CI study
    J.Hasegawa
    The 4-th Japan-Czech-Slovakia Symposium on Theoretical Chemistry, 2011年05月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Spectral tuning mechanism in photofunctional proteins: A SAC-CI theoretical study
    J.Hasegawa
    BIT's 2nd Annual World Congress of Biosoft-2010, 2010年06月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Quantum Chemistry in the Primary Event of Photobiological Processes
    J.Hasegawa
    Pure and Applied Chemistry International Conference 2010, 2010年01月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited states of photofunctional molecules in protein: Electronic structure and interaction
    J.Hasegawa
    45th Symposium on Theoretical Chemistry, Excited States: From Photophysics to Photobiology, 2009年09月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited states of photofunctional molecules in protein environments
    J.Hasegawa
    CREST International Symposium on Theory and Simulations of Complex Molecular Systems, 2009年07月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Spectral Tuning Mechanism in Photofunctional Proteins: A SAC-CI Theoretical Study
    J.Hasegawa
    International Symposium on Frontiers of Computatinal Science 2008, 2008年11月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • SAC-CI study on the primary events in photobiological processes
    J.Hasegawa
    第88回日本化学会春季年会アジア国際シンポジウム, 2008年03月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Color-tuning mechanism of human visual cone pigments
    J.Hasegawa
    The 2-nd Japan-Czeck-Slovakia Joint Symposium for Theoretical/Computational Chemistry, 2007年12月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Quantum Chemical Approach to Photobiology: Excited States of Photosynthetic Reaction Centers, Fluorescent Proteins, and Human Visual Cone Pigments
    J.Hasegawa
    Photosynthesis and Enzyme Reactions, 2007年11月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • SAC-CI study of the Color-tuning Mechanism in Photobiology
    J.Hasegawa
    The Third Asian-Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry (APCTCC), 2007年09月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Color-tuning in Photobiology: A SAC-CI study
    J.Hasegawa
    International Symposium on Molecular Theory for Real Systems, 2007年07月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Exploring Photobiology with the SAC-CI method
    J.Hasegawa
    Molecular Response to Electronic Excitation, 2007年04月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Exploring Photobiology with the SAC-CI method
    J.Hasegawa
    Recent Trends in Many-Body Methods for Electronic Structure and Properties of Atoms and Molecules, 2007年01月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Polar Coordination Space for H2 Storage: Electronic Structure and Potential Surface
    J.Hasegawa
    The second International Symposium on Chemistry of Coordination Space, 2006年12月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited States and Electron Transfer in Bacterial Photosynthetic Reaction Center: SAC-CI Theoretical Study
    J.Hasegawa
    Computational Approaches to Supramolecular Chemistry, 2006年10月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Photobiology and biospectroscopy studied by the SAC-CI method
    J.Hasegawa
    Electron Correlation for the Whole Periodic Table, 2006年10月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • SAC-CI applied to photobiology and biospectroscopy
    J.Hasegawa
    The XII-th International Congress of Quantum Chemistry, Satellite Symposium, “Reactions in Solution and Biological Systems: Potential Energy Surface and Dynamics”, 2006年05月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Excited States and Electron Transfer in Bacterial Photosynthetic Reaction Center: SAC-CI study
    J.Hasegawa
    Czech-Japan Joint Symposium for Theoretical/Computational Chemistry, Institute of Organic Chemistry and Biological Chemistry, 2005年09月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Theoretical Bio-molecular Spectroscopy Studied by SAC-CI Method
    J.Hasegawa
    Frontiers of Molecular Science Developed by Advanced Spectroscopy, 2004年12月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Theoretical Spectroscopy for Biomolecules: SAC-CI Study
    J.Hasegawa
    Singapore International Chemistry Conference 3, 2003年12月, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
■ 主な担当授業
  • 実践的計算化学, 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • 分子化学A(分子理論化学), 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • 化学産業実学, 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • 大学院共通授業科目(一般科目):自然科学・応用科学, 2024年, 修士課程, 大学院共通科目
  • 分子化学(触媒理論), 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • 触媒化学, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 化学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 全学教育
■ 所属学協会
  • 分子科学会
  • 日本化学会
  • 理論化学会
  • 触媒学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • メソポーラス有機シリカ担持Ptナノ粒子触媒の開発
    触媒科学計測共同研究拠点 提案型 共同研究
    2025年04月 - 2025年09月
    藤崎 寛人; 宮村 浩之; 長谷川 淳也; 中島 裕美子
    触媒科学計測共同研究拠点, 東京科学大学,産業技術総合研究所,北海道大学, 25AY0783
  • キラル遷移金属錯体触媒の可視光励起に基づく不斉合成反応の開発
    科学研究費助成事業
    2021年04月05日 - 2025年03月31日
    澤村 正也; 上野 貢生; 長谷川 淳也
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 21H04680
  • 力学刺激環境を取り扱う理論化学計算手法の開発と新しい反応コンセプトの構築
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2020年04月01日 - 2024年03月31日
    長谷川 淳也
    本研究では、外力を導入した理論計算手法を開発し、メカノケミストリにおける特異な化学反応原理について研究する。機械的刺激によって化学反応の選択性が変化するという実験報告が急増しているが、理論的な理解は進んでいない。選択性の変化はポテンシャル面の変化を示唆し、特異な反応原理が潜在する可能性がある。いくつかの基本的反応を取り上げて、力学的刺激下の反応原理を明らかにすることを計画している。
    令和3年度は、銀触媒(銀薄膜)存在下でボールミルを使用した際に観察されるシクロプロパン化反応における選択性の起源に関する研究を行った。最初に、通常の銀表面におけるシクロプロパン化反応(フェニルジアゾアセテートとスチレンにおるシクロプロパン環生成反応)に関して密度汎関数理論(DFT)を用いた計算を行い、ポテンシャルエネルギープロファイルを求めた。実験で観察されるような選択的なE体生成を裏付ける結果は得られなかった。そこでボールミルによって銀薄膜に挟み込まれた環境下でシクロプロパン化反応が起きるものと仮定して、二つの銀スラブが上下に存在する反応場を想定してDFT計算を行った。その結果、E異性体を生成する過程の活性化エネルギーは、R異性体のものより低いことがわかった。この結果は、実験的に観測された主要生成物と一致していた。さらに、反応経路は、銀スラブ間の距離に依存するような結果が見出された。銀スラブ間距離が大きくなると1ステップのメカニズムが好まれ、スラブ間距離が短い場合は、2ステップ機構が有利となった。この研究により、ボールミルによるメカノケミストリの側面として、特殊な反応場を提供することで反応機構が変化すると同時に選択性を決定することが明らかになった。
    また、様々な機械的刺激を分子系に導入してDFT計算を実施できるプログラムを開発し、GitHubを経由して一般ユーザの利用が可能な形で提供した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 20H02685
  • 生体触媒反応場の精密制御に資する理論計算手法の開発と応用
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2015年06月29日 - 2020年03月31日
    長谷川 淳也
    1.ロジウム触媒によるオレフィンとケトンのヒドロシリル化反応経路: オレフィンやケトンのヒドロシリル化反応ついて、ロジウム触媒を用いた場合の反応経路の研究を行った。基質として、エチレンとアセトンのヒドロシリル化について、DFT法による計算を行い、これまで提唱されてきた機構に加え、新たな反応経路として、alternative Chalk-Harrod機構とdouble hydride(DH)機構を見出し、従来提唱されてきた機構との関連性について研究を行った。特に、DH機構においてロジウム上にある複数のヒドリドの効果によって、活性化エネルギーが低下するメカニズムがあることを見出した。
    2.らせん高分子反応場による不斉ヒドロシリル化反応に関する研究: キノキサリンからなる不斉らせん高分子触媒反応場が高いエナンチオ選択性を示すことを、杉野目グループが明らかにしている。我々は、この反応場におけるPd錯体のヒドロシリル化反応を例に、エナンチオ選択性の起源に関する研究を行った。その結果、触媒活性中心であるPd錯体について、トリフェニルホスフィン配位子と結合したキノキサリンユニットとの相互作用がエナンチオ選択性の原因であることを示す結果を得た。
    3.再生されたルイス対による水素分子の活性化機構に関する研究: 生越グループでは、NHCとホウ素化合物からなる化合物において、C-B結合を活性化することでfrustrated Lewis pair(FLP) が得られ、水素分子を活性化できることを見出した。我々は、DFT計算を行い、FLP生成と水素分子活性化に至るメカニズムを解析し、隣接するリン酸基の回転などを経て、段階的にFLPが生成する経路を得た。FLP生成が律速段階であり、一旦水素分子がFLPの酸―塩基対に隣接すると、わずかな活性化エネルギーによって、H-H結合が切断されるという結果を得た。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 15H05805
  • 凝集系の励起状態を記述する波動関数理論と量子的分子力場の構築
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2012年04月01日 - 2015年03月31日
    長谷川 淳也
    蛋白質・溶液等の凝集系における分子の励起状態を正しく計算しなければ、光が関わる生命現象の分子メカニズムの解明や光増感太陽電池の分子設計は不可能である。その為には、分子環境の量子的効果をも記述できる理論を開発することが必要である。凝集系における溶質-溶媒分子複合系の励起波動関数の構造を明らかにし、分子間相互作用を効率的に記述する波動関数を構築した。更に、この波動関数を解くための方程式を導出し、数値計算を行うための計算プログラムを開発し、幾つかの分子に適用した。今後、このプログラムの効率化を進め、動力学との関わりに関する研究へと展開する計画である。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 24350008
  • 相対論的 SAC-CI を中核とする磁気的分子物性と励起状態反応系に関する理論研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2010年 - 2012年
    波田 雅彦; 長谷川 淳也; 藤井 浩
    本研究プロジェクトの主目的は、重原子を含む化合物において、電子励起状態が関与する化学現象を定量的に解析するための理論的方法として高次相対論を含めたSAC-CI法の開発を進め、例えば、光化学反応の解析、スピン-軌道(SO)相互作用や交換交差など考慮した定量的なエネルギー曲面の記述、など実施することであった。SO-CASSCF法では化学的精度の達成は困難であるため、本研究では、Generalized UHFを参照としたCCSD法からSAC-CI理論と同等の方法GUHFCCSD-CIによって励起状態を計算する理論を提案し、その計算プログラムを作成した。幾つかの原子の励起エネルギーを計算することでこの理論・方法の精度を検討した。原子の一重項、三重項の最低励起エネルギーを、本方法と、RHFを参照するSAC-CI法と、CASPT2法で計算した。他の計算方法と比較して、本方法GUHF-CCSD-CIが、三重項励起に対する分裂の実験値を格段に良く再現していた。更に、相対論補正が重要となる幾つかの応用計算を実施した。(i)冷却分子を用いて新たな量子物性探査を支援するため、MgLi, CaLi, SrLi, BaLi分子における電子基底状態のPESとPDMをCCSD(T)法で求め、 v=0における放射寿命は短いもので22秒であった。これは冷却分子実験の時間スケールに対して十分に長く、物性測定の可能性を示唆した。(ii)鉛原子を含んだ5員環化合物Plumboleに、 THF、 Py、 NHCが配位した化合物の芳香族性や、 C-NMR, Pb-NMRの特徴について研究した。 NICSの観点からは対象分子が芳香属性をもつことを示した。通常は重原子に隣接する軽原子は高磁場シフトするのだが、Pbに隣接するC13-NMRはPbのSpinOrbit相互作用の影響を受けて低磁場シフトすることを示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 首都大学東京, 22350010
  • 励起状態における分子間相互作用理論の高度化
    科学研究費助成事業 若手研究(A)
    2009年 - 2011年
    長谷川 淳也
    周辺の分子環境に応じて光吸収・発光エネルギーを大きく変化させる光機能性蛋白質(ヒト錐体視物質・蛍光タンパク質)について、理論化学計算によりメカニズムを解析した。その結果、色素の電子励起に伴い電荷分布が大きく変化すること、蛋白質が偏った静電ポテンシャルを色素上に形成することを見出し、これらのシナジーにより励起エネルギー準位が変化することを明らかにした。また、いくつかのレチナール蛋白質では、周辺アミノ酸の電子状態が励起エネルギーに寄与することを見出した。このような蛋白質の電子的効果を解析するために、新たに分子軌道の局在化法を開発し、事前に定義した形状や領域に局在化した分子軌道を得ることが可能になった。この方法を応用し、励起エネルギー移動におけるsuper-exchange機構について移動経路の解析を行なった。
    日本学術振興会, 若手研究(A), 京都大学, 研究代表者, 競争的資金, 21685002
  • アバランシェ型フォトクロミック反応系の構築
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2007年 - 2010年
    松田 建児; 深港 豪; 長谷川 淳也; 東口 顕士
    HOPG/octanoic acid界面でのSTM測定によるジアリールエテンダイマーの光配列制御について検討し、紫外光照射後に新たな配列構造が表れ、可視光を照射すると配列構造が元に戻ることが明らかとなった。溶液相で光異性化した分子が異なるパッキングで2次元配列し、光による可逆なドメインの変化をもたらしたものと考えられる。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 九州大学->京都大学, 連携研究者, 競争的資金, 19050009
  • 光生物学における分子理論の展開:励起状態理論の開発を基盤として
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2008年 - 2009年
    長谷川 淳也
    光生物学の研究対象は、光合成や色覚などの基礎科学的解明から、分子イメージングなどの蛋白質工学に至る広い学問領域において重要になっている。光機能性蛋白質の励起状態の電子構造や色素-蛋白質相互作用は機能発現と密接に関わっており、理論・計算化学の手法を用いて研究することで、物理化学的メカニズムの詳細を明らかにすることができる。我々は高い精度で励起状態を計算できるSAC-CI法と蛋白質を計算できる実際的計算手法であるQM/MM法を結びつけることで、蛋白質中の機能性色素の励起状態について研究を行っている。当該年度に実施した研究の成果は以下の通りである。
    (1) ヒト色覚に関与する赤・緑・青色光受容体におけるカラー・チューニング機構について、これまでの研究成果を発展させ、カラー・チューニング機構の鍵となるアミノ酸にミューテーション計算を行った。その結果、既報の実験結果を再現することに成功し、提案したメカニズムを確認できた。
    (2) ホタル・ルシフェリンの発光色制御に関して、これまでの研究で明らかになった発光色の制御メカニズムを基に、赤色発光の可能性のあるミューテーションを提案した。
    (3) 擬縮退電子系を計算するための単参照理論の開発を行った。幾つかの小分子の結合解離についてのベンチマーク計算の結果、厳密解を良好に再現できた。また、複数のQM領域を用いることが可能なQM/MM法を提案した。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 京都大学, 研究代表者, 競争的資金, 20038026
  • 量子化学計算によるphotodynamic therapy増感剤の分子設計
    受託研究
    2008年 - 2008年
    競争的資金
  • 励起生体分子の動的過程:電子理論からのアプローチ
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2006年 - 2008年
    長谷川 淳也
    電子励起した生体分子がどのような挙動を示すかを研究するために、励起状態のポテンシャルエネルギー面を計算する方法を整備した。巨大な蛋白質-色素複合体を計算するために、量子-古典ハイブリッド法であるQM/MM 法のプログラムを開発した。その応用として、レチナール蛋白質、ホタルルシフェラーゼなどの励起状態を計算した。その結果、ヒト色覚で見られるレチナールのスペクトル制御メカニズムやホタルの黄緑色発光の起源などを明らかにし、人工的な発光色チュ-ニングの提案などを行った。また、ヘムにおける酸素分子吸着過程を明らかにした。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 京都大学, 研究代表者, 競争的資金, 18770130
  • DNA2重螺旋におけるCircular Dichroismの理論分光
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2007年 - 2007年
    長谷川 淳也
    量子・古典論を組み合わせた計算手法を開発し、同方法を光機能性蛋白質の励起状態に応用した。レチナール蛋白質はヒトの視覚やバクテリアのプロトンポンプ等で重要な機能を果たすが、蛋白質の環境に応じて、大きく光吸収エネルギーを変化させることが知られている。今回、我々の方法によりレチナール蛋白質の光吸収エネルギーを定量的かつ系統的に計算することに初めて成功した。これにより、レチナール蛋白質の光吸収特性に関する定量的な解析を行うことができた。種々のレチナール蛋白質における励起エネルギーを色素の構造ひずみ、蛋白質の静電的環境、カウンターイオンとの量子的相互作用の3点に分割して解析を行った。その結果、蛋白質との静電的な相互作用がスペクトル・チューニングに最も重要な役割を果たすことが明らかになった。レチナール蛋白質の励起状態は分子内電荷移動性が強いため、蛋白質による静電的な環境を敏感に反映する。レチナール結合サイトの静電環境は蛋白質により異なるため、多様な光吸収エネルギー示す原因になっている。
    蛍の蛍光色は発色団であるオキシルシフェリンによる。オキシルシフェリンの発光色は化学発光に関する実験結果を基に、ケト・エノール互変異性により説明されてきた。しかし、近年、エノール型への変換が抑制されたケト型オキシルシフェリンの生物発光において、通常の黄緑色発光が観測されて、従来説が疑問視されてきた。我々の方法を蛍の発光に応用し、北アメリカ蛍のケト型ルシフェリンが、化学発光では赤色、生物発光では黄緑色発光することを理論計算により示した。基底・励起状態の電荷分布と蛋白質の静電ポテンシャルの相互作用が発光色の変化に重要な寄与をしていることが明らかになった。更にこの結果を基に、ルシフェリンの分子設計を行った。アミノ酸残基を置換することにより活性中心の静電場を制御し、赤オレンジ色の発色を示すと期待されるミューテーション実験を提案した。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 京都大学, 研究代表者, 競争的資金, 19029023
  • 水素吸蔵の量子的原理:新規材料設計への展開
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2006年 - 2007年
    長谷川 淳也
    分散力・誘起力・軌道相互作用の制御系としての水素吸着場の設計
    これまでに報告されている水素吸蔵系について、水素分子と吸着サイトとの分子間相互作用を研究した。金属や金属酸化物を含む系において、相互作用エネルギーの分割解析をおこなった。その結果、水素の吸着において、外的な静電場における水素分子の分極が重要であることがわかった。軌道間相互作用については、水素分子への電子流入は比較的小さいことが分かった。
    これまでに報告されている水素吸蔵材料は、水素の解離吸着に至る金属や金属酸化物、弱いvan der Waals相互作用により分子状吸着する炭素材料の両極が知られている。その中間領域を開拓するためには軌道間相互作用を最適に制御する必要がある。
    得られた結果を基に水素吸蔵に最適と考えられる分子間相互作用を有するモデル系を構築した。これに基づいて現実の配位空間の設計に用いる可能性がある材料分子をスクリーニングした。共同研究を行なう実験グループとのディスカッションを通して実現可能な材料分子の選択を行った。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 京都大学, 研究代表者, 競争的資金, 18033029
  • 量子的化学原理の深化と実現
    科学研究費助成事業 学術創成研究費
    2002年 - 2006年
    中辻 博; 加藤 重樹; 榊 茂好; 波田 雅彦; 江原 正博; 長谷川 淳也; 森田 明弘
    シュレーディンガー方程式の解析解の一般的な解法:シュレーディンガー(SE)方程式とディラック・クーロン方程式の解析解の一般的な解法の研究をさらに推し進めた。Scaled-SEに基づくFree ICI法により、世界で最も正確な波動関数をヘリウムや水素分子イオンについて求めることに成功した。さらに積分操作を行うことなく解析解を求める方法、Local SE法(LSE法)を開発し、積分の困難を原理的に解消することに成功した。このLSE法により絶対エネルギーにおいて化学精度(kcal/mol)を超える正しい解を一般の原子・分子について計算できることを示した。
    ファインなスペクトロスコピーと反応の量子ダイナミックス:精度が高く計算効率の上でも優れているdirect SAC-CI法を完成した。有機ELのIr錯体やアクリジン型バイオセンサーの光吸収・発光過程を定量的に明らかにした。最先端の実験と協力し、様々な内殻電子過程における励起ダイナミクスを解明した。
    巨大分子系の電子状態理論の構築:巨大な分子性結晶・分子集合体・ポリマー等の電子状態を、構成分子の精密なSAC-CI波動関数と同程度の精度で構築する新たな理論-Giant SAC/SAC-CI理論を開発した。この方法を、幾つかの環状分子性結晶の基底状態と励起状態に応用し、光磁気センサーを設計することが可能であることを示した。
    生体反応系の電子論とダイナミックスの解明:視覚で知られるレチナール蛋白質について研究し、レチナール色素のcolor-tuningメカニズムを定量的に明らかにした。蛍ルシフェリンの発光色制御メカニズムを研究し、蛋白質残基とそのクーロン場が発光色制御の要因であることを明らかにした。
    凝縮系における反応の電子論とダイナミックス:溶液内光化学過程の研究において、自由エネルギー円錐交差点を求める方法を開発し、極性溶媒中での円錐交差の構造と溶媒効果について論じた。
    表面-分子相互作用系と触媒反応の電子論:燃料電池で重要なPt表面上のアルコール酸化反応の反応メカニズムの研究を行った。Pd錯体によるアレンのシリルボリル化反応を理論的に研究し、幾つかの反応経路を検討した。
    日本学術振興会, 学術創成研究費, 京都大学, 連携研究者, 競争的資金, 14GS0217
  • 配位空間のポテンシャル面:計算化学によるアプローチ
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2005年 - 2005年
    長谷川 淳也
    本研究では、配位空間への水素吸蔵について、量子化学計算により水素吸着ポテンシャル面を解析することにより、水素吸着のメカニズムを明らかにし、水素吸蔵能を有する配位空間設計の指針となりうる基礎的な知見を得ることを目的としている。京大工・北川らによる配位高分子CPL-1を基点として理論解析を行った。
    ポテンシャル面を記述する量子化学計算方法に関して、種々の基底関数、電子相関法、誤差の補正法について検討を行った。水素吸着には分散力の記述が不可欠であるので電子相関理論とdiffuse関数を用いる必要がある。最低でもaug-cc-pVDZ基底を用いたMP2計算が必要で、counterpoise法によるBSSE(基底関数重ね合わせ誤差)を補正することが望ましい。
    次に、配位空間を構成する有機配位子と水素分子の相互作用について研究を行った。まず、CPL-1の基本骨格を形成するpyrazineについて、様々な方向から水素分子を吸着させ相互作用エネルギーを計算した。吸着エネルギーは0.19〜0.66kcal/molであり非常に弱い吸着型のポテンシャル面になっていることが分かる。水素分子は主に分散力により吸着していると考えられる。
    ところがpyrazine-monocarboxylateと水素分子について計算を行ってみると、水素分子はcarboxylateの酸素原子にend-onで直線的に吸着し、吸着エネルギーは2.44kcal/molと算出された。この原因を解析するためにMP2法の電子密度から電荷分布を計算したところ、pyrazineから水素分子への若干の電子移動と、水素分子の分極が観られた。このことはpyrazineと水素分子の吸着は、単に分散力のみでなく、軌道間相互作用に起因する分極が駆動力となっていることを示唆している。
    この結果を利用した配位空間の設計として、正に帯電したcationを導入し、水素分子をcarboxylateの酸素原子と挟み込むことが考えられる。モデル系について計算を行ったところ、吸着エネルギーは7.58kcal/molに達した。分散力のみでなく分子分極や軌道間相互作用を誘起できる配位空間の設計が実現すれば、分散力のみを駆動力とする炭素材料を超える水素吸蔵材料となる可能性がある。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 京都大学, 研究代表者, 競争的資金, 17036030
  • 光合成反応におけるエネルギー変換の量子化学
    科学研究費助成事業 特定領域研究(A)
    2000年 - 2000年
    長谷川 淳也
    光合成反応中心におけるbacteriopheophytin(H)からubiquinone(UQ)への電子移動について、反応に伴う構造緩和と蛋白が色素の電子状態に及ぼす影響について量子化学的方法を用いて研究した。
    種々の方法と基底関数を試験し、電子親和力の計算には密度汎関数法、6-31+g基底関数を採用した。構造最適化には6-31+g^*基底関数を用いている。
    気相中ではmenaquinone(MQ)、UQの電子親和力はHより小さく電子が移動する方向と矛盾する結果を与えるが、蛋白の効果を含めると、電子親和力は気相中より30kcal/mol程度大きくなり、Hの電子親和力を上回り、現象を説明できる結果を与えることがわかった。即ち、蛋白が色素の電子親和力を調節し、電子移動に重要な役割を果たしている事が明らかになった。これはquinoneのアニオンでは酸素原子に大きな負電荷が生じ、蛋白からの水素結合がこれを安定化していることによる。
    次に電子移動の後の色素の構造緩和について研究した。まず、色素の気相中における構造緩和を調べると、アニオン状態ではSOMOの軌道の性質に由来した構造変化が見られたが、変化の大きさ自体は小さかった。次に周辺アミノ酸残基を加えて、結合サイト中での色素と水素結合しうるプロトンの構造変化を調べた。アニオン状態の色素は水素結合距離がより短くなるよう、蛋白の極性残基の方向に約0.2Å移動するが、色素自体、プロトンの位置に大きい変化は見られなかった。最後に、QM/MM法で電子移動の各状態の蛋白の全構造を最適化したところ、アニオン状態では色素はより強く水素結合するよう移動するが、蛋白の溶媒和構造の変化、蛋白全体の構造変化は小さいことが分かった。以上により、本研究では電子移動後による主な構造変化は結合サイト中での色素の移動である事が分かった。
    本研究で求めた、構造を用いて反応熱を計算したところ、実験で算出されている値によく一致するものが得られた。反応熱を解析したところ、反応の駆動力は主に色素の電子親和力にあるという結果を得た。
    日本学術振興会, 特定領域研究(A), 京都大学, 研究代表者, 競争的資金, 12042245
  • 光合成反応中心における電子移動メカニズムの理論的解明
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    1998年 - 1998年
    長谷川 淳也
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 京都大学, 97J03052