後藤 仁志

ごとう ひとし
Hitoshi Goto
豊橋技術科学大学情報メディア基盤センター
教授
計画　A02
A02-04 研究代表者
専門分野計算化学・化学情報学

金属錯体の結晶ポテンシャルの開発と多形転移現象のメカニズム解析

キーワード
結晶構造予測、結晶多形探索、分子力学、密度汎関数法、配座空間探索
関連する研究者
研究分担者: 中山尚史（コンフレックス株式会社、主任研究員）
研究協力者: 小畑繁昭（コンフレックス株式会社、研究員）
研究協力者: 五十幡 康弘（豊橋技科⼤情報メディア、准教授）
研究協力者: 濱田 信次（豊橋技術科学大学、研究員）

研究概要

「ソフトクリスタル」は、特定の低エネルギーの刺激によって、『堅い』結晶構造が容易に別の構造に変化する新しい物質群であり、その準安定状態や結晶多形遷移を制御することによって、これまで存在しなかった革新的な物質機能を創造することが期待されている。本研究グループでは、この新奇な「ソフトクリスタル」の結晶生成機構や転移現象の学理を明らかにするために、（１）金属錯体が形成する結晶構造を精密に、かつ、速やかに評価できる結晶場ポテンシャルの構築、（２）観測されていないが存在し得る準安定な結晶多形を見つけることができる結晶多形探索技術の開発を行う。また、（３）有機金属錯体の結晶構造予測から得られた多数の結晶構造とそれらの遷移ダイナミクスに基づいて、「ソフトクリスタル」の結晶相転移現象を理論的に解明するための技術を開発する。

化学構造式から結晶多形の創出
多形間遷移の経路予測
多形間遷移エネルギーやダイナミクスの計算

代表的な研究業績

  • Report on the sixth blind test of organic crystal structure prediction methods,
    Reilly, A. M.; Cooper, R. I.; Adjiman, C. S.; Bhattacharya, S.; Boese, A. D.; Brandenburg, J. G.; Bygrave, P. J.; Bylsma, R.; Campbell, J. E.; Car, R.; Case, D. H.; Chadha, R.; Cole, J. C.; Cosburn, K.; Cuppen, H. M.; Curtis, F.; Day, G. M.; DiStasio Jr, R. A.; Dzyabchenko, A.; van Eijck, B. P.; Elking, D. M.; van den Ende, J. A.; Facelli, J. C.; Ferraro, M. B.; Fusti-Molnar, L.; Gatsiou, C.-A.; Gee, T. S.; de Gelder, R.; Ghiringhelli, L. M.; Goto, H.; Grimme, S.; Guo, R.; Hofmann, D. W. M.; Hoja, J.; Hylton, R. K.; Iuzzolino, L.; Jankiewicz, W.; de Jong, D. T.; Kendrick, J.; de Klerk, N. J. J.; Ko, H.-Y.; Kuleshova, L. N.; Li, X.; Lohani, S.; Leusen, F. J. J.; Lund, A. M.; Lv, J.; Ma, Y.; Marom, N.; Masunov, A. E.; McCabe, P.; McMahon, D. P.; Meekes, H.; Metz, M. P.; Misquitta, A. J.; Mohamed, S.; Monserrat, B.; Needs, R. J.; Neumann, M. A.; Nyman, J.; Obata, S.; Oberhofer, H.; Oganov, A. R.; Orendt, A. M.; Pagola, G. I.; Pantelides, C. C.; Pickard, C. J.; Podeszwa, R.; Price, L. S.; Price, S. L.; Pulido, A.; Read, M. G.; Reuter, K.; Schneider, E.; Schober, C.; Shields, G. P.; Singh, P.; Sugden, I. J.; Szalewicz, K.; Taylor, C. R.; Tkatchenko, A.; Tuckerman, M. E.; Vacarro, F.; Vasileiadis, M.; Vazquez-Mayagoitia, A.; Vogt, L.; Wang, Y.; Watson, R. E.; de Wijs, G. A.; Yang, J.; Zhu, Q.; Groom, C. R.,
    Acta Crystallographica Section B 2016, 72 (4), 439-459.
    DOI: 10.1107/S2052520616007447
  • High-Speed Prediction of Crystal Structures for Organic Molecules,
    S. Obata, H, Goto, AIP Conference Proceedings 2015, 1649, 130-134.
    DOI: 10.1063/1.4913557
  • 結晶計算法によるアスピリン結晶の配座多形解析,
    S. Obata, H, Goto, J. Comput. Chem., Jpn 2008, 7 (4), 151-164.
    DOI: 10.2477/jccj.H2016

研究業績

種別

査読付発表論文

  1. 「ソフトクリスタルの機械特性評価のための結晶構造最適化法」 濱田 信次, 後藤 仁志, 日本結晶学会誌, 63(2), 63-68 (2021).
  2. 「FMO結晶エネルギーを用いた結晶構造予測の高精度化」 内海 洋平, 梅田 大貴, 奥脇 弘次, 小畑 繁昭, 中山 尚史, 後藤 仁志, 古石 誉之, 福澤 薫, 米持 悦生, J. Comp. Chem., Jpn, 20(3), 92-93, (2021) （査読有）（領域内共同研究　A02-04 中山，小畑（コンフレックス㈱））
  3. “Photonic molecular trains: Soft-crystal polymerization of transformative lanthanide coordination centres”, P. P. F. Rosa, Y. Kitagawa, S. Shoji, H. Oyama, K. Imaeda, N. Nakayama, K. Fushimi, H. Uekusa, K. Ueno, H. Goto, *Y. Hasegawa, Nature Comm. in press. （領域内共同研究　A02-04 中山，A01公募植草，A03公募長谷川靖、北川）コウボ
  4. 「ソフトクリスタルのための計算機シミュレーション技法と応用事例」 中山 尚史, 小畑 繁昭, 後藤 仁志, 日本画像学会誌, 59(3), 308-315 (2020). （領域内共同研究　A02-04 中山，小畑（コンフレックス㈱））
  5. 「結晶構造予測 現在から未来へ」 小畑 繁昭, 中山 尚史, 後藤 仁志, 日本結晶学会誌, 62(4), 260-268 (2020). （領域内共同研究　A02-04 中山，小畑（コンフレックス㈱））
  6. 「ソフトクリスタルの計算化学ー単結晶-単結晶相転移をナノスケールで解析する」 後藤仁志, 化学と工業, 73(8), 629-630 (2020).
  7. 「グラフ畳み込みニューラルネットワークによる立体配座―エネルギー相関」 立花尚登，井上雅都，金子晶夫，加藤凱生，濱田信次，後藤仁志, 応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌 (M&BE), 30(4), 204-209 (2019)
  8. "Validation Study of QSAR/DNN Models Using the Competition Datasets" Y. Kato, S. Hamada, *H. Goto, Mol. Inf., 39, e1900154 (2020).
    DOI: 10.1002/minf.201900154
  9. "Charge mobility calculation of organic semiconductors without use of experimental single-crystal data" *H. Ishii, *S. Obata, N. Niitsu, S. Watanabe, H. Goto, K. Hirose, N. Kobayashi, T. Okamoto, J. Takeya, Sci. Rep., 10, 2524 (2020). (領域内共同研究　A02-04 小畑)
    DOI: 10.1038/s41598-020-59238-2
  10. "Computational Chemical Analysis of Ru(II)-Pheox Catalyzed Highly Enantioselective Intramolecular Cyclopropanation Reactions" Y. Nakagawa, N. Nakayama, H. Goto, I. Fujisawa, S. Chanthamath, K. Shibatomi, *S. Iwasa, Chirality, 31, 54-61 (2019). (領域内共同研究　A02-04 中山)
    DOI: 10.1002/chir.23033
  11. "Soft Crystal Force Field for Reproducing the Crystal Structures of Gold Isocyanide Complexes" N. Nakayama, S. Obata, *H. Goto, T. Seki, H. Ito, J. Comput. Chem., Jpn., 17, 155-157 (2018). （領域内共同研究　A02-01 伊藤肇）
    DOI: 10.2477/jccj.2018-0031
  12. "Ligand Exchange Reaction on a Ru(II)–Pheox Complex as a Mechanistic Study of Catalytic Reactions" Y. Nakagawa, Y. Imokawa, I. Fujisawa, N. Nakayama, H. Goto, S. Chanthamath, K. Shibatomi, *S. Iwasa, ACS Omega, 3, 11286-11289 (2018). (領域内共同研究　A02-04 中山)
    DOI: 10.1021/acsomega.8b01510

国内学会発表

  1. 「分子・分子性結晶の機能を解明するための計算化学ソフトウェアの利活用」、中山尚史、日本化学会第99春季年会特別企画講演・機能性をもつ柔らかな分子結晶の新展開、甲南大学、2019年3月19日
  2. 「ソフトクリスタルの結晶計算と多形転移解析の技術考」、後藤仁志、日本化学会第99春季年会特別企画講演・機能性をもつ柔らかな分子結晶の新展開、甲南大学、2019年3月19日
  3. 「ソフトクリスタル解析のための結晶計算」、後藤仁志、光化学応用講座2018、東京大学生産技術研究所、2018年11月5日
  4. 「ソフトクリスタルの結晶力場の構築：フェニル（フェニルイソシアニド）金（I）の場合」、中山尚史、小畑繁昭、堀芳和、後藤仁志、関朋宏、伊藤肇、日本コンピュータ化学会2018春季年会、東京工業大学、2018年6月7日
  5. 「金属錯体の結晶ポテンシャルの開発と多形転移現象のメカニズム解析」、後藤仁志、中山尚史、小畑繁昭、日本コンピュータ化学会2018春季年会、東京工業大学、2018年6月7日
  6. 「金属錯体の結晶ポテンシャルの開発と多形転移現象のメカニズム解析」、後藤仁志、中山尚史、小畑繁昭、日本コンピュータ化学会2018春季年会、東京工業大学、2018年6月7日

報道・アウトリーチ活動・特許・その他

  1. 「結晶構造予測　現在から未来へ」小畑繁昭，中山尚史，後藤仁志，日本結晶学会誌, 62(4), 260-268 (2020).
  2. 「ソフトクリスタルの計算化学－単結晶-単結晶相転移をナノスケールで解析する」 後藤仁志, 化学と工業, 73(8), 262-3 (2020).
  3. 「結晶構造予測　現在から未来へ」小畑繁昭，中山尚史，後藤仁志，日本結晶学会誌, 62(4), 260-268 (2020).
  4. 「ソフトクリスタルの計算化学－単結晶-単結晶相転移をナノスケールで解析する」 後藤仁志, 化学と工業, 73(8), 262-3 (2020).

国際学会発表

  1. “Development of Organometallic Force Field for Soft Crystal”, Hitoshi Goto, 7th French-Japanese Workshop on Computational Methods in Chemistry, Strasbourg, France, 2 July 2018.
  2. “Approach to Soft Crystals: Toward Investigation of Their Phase Transition Mechanisms”, Hitoshi Goto, The Satellite International Symposium on Soft Crystals in Europe, Strasbourg, France, 5 July 2018.
  3. “Force field parameters for modeling the soft crystals of lanthanides (Nd, Eu, Gd, Tb, and Ho) complexes”, Naofumi Nakayama, Shigeaki Obata, Hitoshi Goto, Miki Hasegawa, 256th ACS National Meeting & Exposition, Boston, Massachsetts, USA, 19 Aug. 2018.
  4. “Theoretical and computational approach to functional design of molecular crystals”, Hitoshi Goto, CCS international symposium 2018, Univ. Tsukuba, 16 Oct. 2018.
  5. "Theoretical design of functional molecular crystals; a case of organic semiconductors" H. Goto, S. Obata, N. Niitsu, H. Ishii, N. Kobayashi, K. Hirose, T. Okamoto, J. Takeya (Invited), the 3rd EMN Meeting on Computation and Theory (Dubai, UAE, Nov. 6-9, 2017)
  6. “Replacing coarse-grained ligand on binding site by all-atom model”, Tenfu Suzumura, Hitoshi Goto, WATOC2017, Munich, Germany, 29 Aug. 2017.
  7. “Soft crystal force field for elucidation of crystal-crystal phase transition of gold isocyanide complexes”, Naofumi Nakayama, Shigeaki Obata, Yoshikazu Hori, Hitoshi Goto, Tomohiro Seki, Hajime Ito, 255th ACS National Meeting & Exposition, New Orleans, Louisiana, USA, 20 March 2018.
  8. “Theoretical design of functional molecular crystals; a case of organic semiconductors”, Hitoshi Goto, EMN Meeting on Computation and Theory 2017, Dubai, UAE, 8 Nov. 2017.
関連ウェブサイト
連絡先
gotoh [at] tut.jp