溶液内における放射、無放射遷移に関する理論研究

• 研究課題/領域番号: 15K05385
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 横川 大輔 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 特任准教授 (90624239)
• 研究協力者: 須田 佳代
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 無輻射遷移 / 励起状態 / 溶媒和理論 / 電子状態理論 / 無放射遷移 / スピンー軌道カップリング / 溶液内励起状態計算 / TD-DFT / 蛍光スペクトル

研究成果の概要

溶液内における励起エネルギー移動の解明は、発光効率の高い蛍光色素の開発などで必要不可欠である。励起状態からの緩和を測定するための分光学的手法は種々開発されているものの、励起エネルギーがどのように失われるかを明らかにすることは依然困難である。そこで本研究では、溶液内における放射、無放射遷移を量子化学・統計力学に基づき、原子・分子レベルで解明することを目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Near infrared two-photon-excited and -emissive dyes based on a strapped excited-state intramolecular proton-transfer (ESIPT) scaffold (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Suzuki, K. Suda, D. Yokogawa, H. Kitoh-Nishioka, S. Irle, A. Ando, L. M. Abegao, K. Kamada, A. Fukazawa, and S. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: 9 号: 10 ページ: 2666-2673
  • DOI: 10.1039/c8sc00066b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Coupled cluster theory combined with reference interaction site model self-consistent field explicitly including spatial electron density distribution (2018)
  • 著者名/発表者名: Yokogawa Daisuke
  • 雑誌名: J. Chem. Theory Comput. 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 2661-2666
  • DOI: 10.1021/acs.jctc.8b00168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water-Soluble Phospholo[3,2-b]phosphole P,P'-Dioxide-Based Fluorescent Dyes with High Photostability (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Chenguang、Fukazawa Aiko、Tanabe Yoshiyuki、Inai Naoto、Yokogawa Daisuke、Yamaguchi Shigehiro
  • 雑誌名: Chemistry - An Asian Journal 巻: 印刷中 号: 12 ページ: 1616-1624
  • DOI: 10.1002/asia.201800533
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Elucidation of Potential Enantioselectivity in a Pd-Catalyzed Aromatic C-H Coupling Reaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishimoto,Y.; Kondo, H.; Yamaguchi, K.; Yokogawa, D.; Yamaguchi, J.; Itami, K.; Irle, S.;
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 巻: - 号: 9 ページ: 4900-4906
  • DOI: 10.1021/acs.joc.6b02675
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrostatic potential charge including spatial electron density distribution (SEDD): Application to biosystems (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokogawa Daisuke、Arifin
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 90 号: 7 ページ: 831-837
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170099
  • NAID: 130005773703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical Mechanics-Based Theoretical Investigation of Solvation Effects on Glucose Anomer Preferences (2017)
  • 著者名/発表者名: Arifin、Yokogawa Daisuke、Schnupf Udo、Irle Stephan
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 122 号: 1 ページ: 290-296
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b10270
  • NAID: 120006473557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Forster Resonance Energy Transfer between Fluorescent Proteins: Efficient Transition Charge-Based Study (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Kitoh-Nishioka, D. Yokogawa , and S. Irle
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 121 号: 8 ページ: 4220-4238
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b00833
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Study on Non-Radiative Decay of Dimethylaminobenzonitrile Through Triplet State in Gas Phase, Non-Polar, and Polar Solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Suda and D. Yokogawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 121 号: 9 ページ: 2164-2170
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b11654
  • NAID: 120006305589
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Macrocyclic Fluorophore Dimer with Flexible Linkers: Bright Excimer Emission with Long Fluorescence Lifetime (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Osaki, C.-M. Chou, M. Taki, K. Welke, D. Yokogawa, S. Irle, Y. Sato, T. Higashiyama, S. Saito, A. Fukazawa, S. Yamaguchi
  • 雑誌名: Angewandte Chemistry International Edition 巻: 55 号: 25 ページ: 7131-7136
  • DOI: 10.1002/anie.201602239
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Solvent structure of ionic liquid with carbon dioxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Kikui, Seigo Hayaki, Kentaro Kido, Daisuke Yokogawa, Kento Kasahara, Yoshihiro Matsumura, Hirofumi Sato, and Shigeyoshi Sakaki
  • 雑誌名: Journal of Molecular Liquids 巻: 217 ページ: 12-16
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2015.06.061
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Understanding of the Off-On Response Mechanism in Caged Fluorophores Based on Quantum and Statistical Mechanics (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Usui, S. Irle, and D. Yokogawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 120 号: 19 ページ: 4449-4456
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b02298
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time-dependent density functional theory (TD-DFT) coupled with reference interaction site model self-consistent field explicitly including spatial electron density distribution (RISM-SCF-SEDD) (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Yokogawa
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 145 号: 9 ページ: 094101-094101
  • DOI: 10.1063/1.4962062
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Glucose transformation to 5-hydroxymethylfurfural in acidic ionic liquid: A quantum mechanical study (2016)
  • 著者名/発表者名: Arifin, M. Puripat, D. Yokogawa, V. Parasuk, and S. Irle
  • 雑誌名: J. Comput. Chem. 巻: 37 号: 3 ページ: 327-335
  • DOI: 10.1002/jcc.24214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exchange repulsive potential adaptable for electronic structure changes during chemical reactions (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Yokogawa
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 142 号: 16 ページ: 164109-164109
  • DOI: 10.1063/1.4919343
  • 査読あり
• [雑誌論文] A hybrid framework of first principles molecular orbital calculations and a three-dimensional integral equation theory for molecular liquids: Multi-center molecular Ornstein–Zernike self-consistent field approach (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kido, K. Kasahara, D. Yokogawa, and H. Sato
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 143 号: 1 ページ: 014103-014103
  • DOI: 10.1063/1.4923007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Benzophosphole P-oxide with an Electron-Donating Group at 3-Position: Enhanced Fluorescence in Polar Solvents (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Yamaguchi, A. Fukazawa, Y. Kosaka, D. Yokogawa, S. Irle, and S. Yamaguchi
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 88 号: 11 ページ: 1545-1552
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150238
  • NAID: 130005108571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding the On-Off Switching Mechanism in Cationic Tetravalent Group V-Based Fluoride Molecular Sensors Using Orbital Analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Usui, M. Ando, D. Yokogawa, and S. Irle
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 119 号: 51 ページ: 12693-12698
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.5b09709
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Theoretical study of chemical reactions in solution (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Yokogawa
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: 1702 ページ: 090067-090067
  • DOI: 10.1063/1.4938875
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Hybrid Method between Statistical and Quantum Mechanics to Understand Chemistries in Solution at Atomic Level (2018)
  • 著者名/発表者名: D. Yokogawa
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] 量子化学的手法と統計力学的手法を組み合わせた溶媒和理論に基づくローダミン系色素のスペクトル解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲井直人, 難波誉昌, 深澤愛子, 山口茂弘, 横川大輔, Irle Stephan
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] Development and applications of integral equation theory for excited state calculation in solution (2017)
  • 著者名/発表者名: D. Yokogawa, N. Inai, K. Suda, and S. Irle
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 溶媒和を考慮した量子化学計算における高精度な自由エネルギー算出を目指して (2017)
  • 著者名/発表者名: 横川大輔
  • 学会等名: 第20回理論化学討論会
• [学会発表] Development and applications of reference interaction site model (RISM) for excited state calculations in solution (2017)
  • 著者名/発表者名: D. Yokogawa and K. Suda
  • 学会等名: 第33回化学反応討論会
• [学会発表] New Electrostatic Potential Charge Including Spatial Electron Density Distribution (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Yokogawa
  • 学会等名: International Symposium on Multi-Scale Simulation of Condensed-Phase Reacting Systems (MSCRS2016)
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2016-10-11
  • 国際学会
• [学会発表] ラグランジュ未定乗数法を用いた溶液内励起状態計算法、高精度計算法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横川大輔
  • 学会等名: 第10回分子科学討論会2016
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] RISM-SCF-SEDD法とSSSV法を組み合わせた、時間分解蛍光スペクトル解析法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横川大輔
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 電子状態変化を考慮できる交換反発ポテンシャルの作成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横川大輔
  • 学会等名: 第38 回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 高知市かるぽーと
  • 年月日: 2015-10-21
• [学会発表] 非経験的手法に基づく交換反発ポテンシャルの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横川大輔
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会2015
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-09-16