研究紹介
研究テーマ
光反応の反応経路自動探索手法の開発と応用
キーワード
励起状態計算, 反応経路探索, 分子動力学, 光反応解析
研究概要
私は光反応を対象に、コンピュータを用いた理論計算の研究を行っています。光反応では、電子励起状態へと励起した分子は、蛍光、りん光、内部転換、項間交差による状態間の乗り移りを経て、最終的には基底状態に戻ってきます。私は、当研究室で開発中の反応経路自動探索プログラムを光反応へと拡張し、電子励起後の反応経路を網羅的に計算する手法を開発してきました。この光反応の反応経路自動探索を用いることで、最近では、事前知識をほとんど必要とせずに、分子の光機能(発光・光異性化・光増感・光安定性など)を調べることが可能になっています。現在は、この光反応の反応経路自動探索と情報学の手法を組み合わせることで、新規光機能性分子を設計する手法の開発にも取り組んでいます。
代表的な研究成果
- Exploring approximate geometries of minimum energy conical intersections by TDDFT calculations
Yu Harabuchi, Miho Hatanaka, Satoshi Maeda, Chem. Phys. Lett., in press 2019
DOI: 10.1016/j.cpletx.2019.100007 - Exploring radiative and nonradiative decay paths in indole, isoindole, quinoline, and isoquinoline
Yu Harabuchi, Kenichiro Saita and Satoshi Maeda, Photochem. Photobiol. Sci., 2018, 17, 315-322
DOI: 10.1039/C7PP00385D - Exploring the Mechanism of Ultrafast Intersystem Crossing in Re(I) Carbonyl Bipyridine Halide Complexes: Key Vibrational Modes and Spin-Vibronic Quantum Dynamics
Yu Harabuchi, Julien Eng, Etienne Gindensperger, Tetsuya Taketsugu, Satoshi Maeda, and Chantal Daniel, J. Chem. Theo. Comp., 2016, 12, 2335-2345
DOI: 10.1021/acs.jctc.6b00080 - Exploration of Minimum Energy Conical Intersection Structures of Small Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Impact on the Size Dependence of Fluorescence Quantum Yields
Yu Harabuchi, Tetsuya Taketsugu, and S Maeda, Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 22561-22565
DOI: 10.1039/C5CP02103K - Analyses of bifurcation of reaction pathways on a global reaction route map: a case study of gold cluster Au5
Yu Harabuchi, Yuriko Ono, Satoshi Maeda, and Tetsuya Taketsugu, J. Chem. Phys., 2015, 143, 014301
DOI: 10.1063/1.4923163
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業績一覧
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DOI: 10.1038/s41557-024-01461-9
2023年
-
Azobenzene as a Photoswitchable Mechanophore
, B. Xue, J. H. Yang, J. L. Jiang, J. Liu, Y. Y. Zhou, J. S. Zhang, M. J. Wu, Y. Yuan, Z. S. Zhu, Z. J. Wang, Y. L. Chen, Y. Harabuchi, T. Nakajima, W. Wang, S. Maeda, J. P. Gong, Y. Cao, Nature Chemistry, 2023, ,
DOI: 10.1038/s41557-023-01389-6
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Searching Chemical Action and Network (SCAN): An Interactive Chemical Reaction Path Network Platform
, Harabuchi, Y., Maeda, S., Fujima, J., Takahashi, K., Digital Discovery, 2023, 2, 1104-1111
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Challenges for Kinetics Predictions via Neural Network Potentials: A Wilkinson's Catalyst Case
, P. Gantzer, Y. Harabuchi, S. Maeda, A. Varnek, Molecules, 2023, 28 (11), 4477
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Toward Ab Initio Reaction Discovery Using the Artificial Force Induced Reaction Method
, Y. Harabuchi, H. Hayashi, T. Mita, Annual Review of Physical Chemistry, 2023, 74, 287-311
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DOI: 10.1016/j.cplett.2022.140008
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Delayed Fluorescence from Inverted Singlet and Triplet Excited States
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DOI: 10.1038/s41586-022-05132-y
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Quantum Chemical Calculations to Trace Back Reaction Paths for the Prediction of Reactants
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Virtual Ligand-Assisted Screening Strategy to Discover EnablingLigands for Transition Metal Catalysis
, Y. Harabuchi, S. Maeda, Acs Catalysis, 2022, 12, 3752-3766
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Leveraging Algorithmic Search in Quantum Chemical Reaction Path Finding
, Y. Harabuchi, S. Maeda, K. Tsuda, Phys. Chem. Chem. Phys., 2022, 24, 10305-10310
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Kinetic Analysis of a Reaction Path Network Including Ambimodal Transition States: A Case Study of an Intramolecular Diels-Alder Reaction
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DOI: 10.1021/acs.jctc.1c01297
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Anthraquinodimethane Ring-Flip in Sterically Congested Alkenes: Isolation of Isomer and Elucidation of Intermediate through Experimental and Theoretical Approach
, T. Tadokoro, Y. Harabuchi, Y. Hayashi, S. Maeda, T. Suzuki, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 2022, 95, 38-46
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Selecting Molecules with Diverse Structures and Properties by Maximizing Submodular Functions of Descriptors Learned with Graph Neural Networks
, S. Sakaue, K. Fujii, Y. Harabuchi, S. Maeda, S. Iwata, Scientific Reports, 2022, 12,
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2021年
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Radical Difunctionalization of Gaseous Ethylene Guided by Quantum Chemical Calculations: Selective Incorporation of Two Molecules of Ethylene
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Fluorescence Enhancement of Aromatic Macrocycles by Lowering Excited Singlet State Energies
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Discovery of a Synthesis Method for a Difluoroglycine Derivative Based on a Path Generated by Quantum Chemical Calculations
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AFIR Explorations of Transition States of Extended Unsaturated Systems: Automatic Location of Ambimodal Transition States
, Y. Harabuchi, S. Maeda, Phys. Chem. Chem. Phys., 2020, 22, 13942-13950
DOI: 10.1039/d0cp02379e
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Trajectory On-the-Fly Molecular Dynamics Approach to Tunneling Splitting in the Electronic Excited State: A Case of Tropolone
, A. Satoh, Y. Harabuchi, T. Taketsugu, Journal of Computational Chemistry, 2020, 41, 1549-1556
DOI: 10.1002/jcc.26199
2019年
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Anharmonic Vibrational Computations with a Quartic Force Field for Curvilinear Coordinates
, R. Tani, N. De Silva, B. Njegic, MS. Gordon, T. Taketsugu, J. Chem. Phys., 2019, 151, 064104
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DOI: 10.1039/c9cp02914a
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On Benchmarking of Automated Methods for Performing Exhaustive Reaction Path Search
, Y. Harabuchi, J. Chem. Theory Comput., 2019, 15, 2111-2115
DOI: 10.1021/acs.jctc.8b01182