2025/05/30 更新

写真a

ジヨウツカ タツヤ
城塚 達也
Joutsuka Tatsuya
所属
大学院理工学研究科(工) 理工学専攻 機能材料工学 准教授
職名
准教授
連絡先
メールアドレス
外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 2012年   京都大学 )

  • 修士(理学) ( 2009年   京都大学 )

研究キーワード

  • 分子動力学シミュレーション

  • 界面

研究分野

  • ナノテク・材料 / 基礎物理化学  / 物理化学

学歴

  • 京都大学   理学研究科   化学専攻

    2009年4月 - 2012年3月

      詳細を見る

    国名: 日本国

    researchmap

  • 京都大学   理学研究科   化学専攻

    2009年4月 - 2012年3月

      詳細を見る

    国名: 日本国

    researchmap

  • 京都大学   理学研究科   化学専攻

    2007年4月 - 2009年3月

      詳細を見る

    国名: 日本国

    researchmap

  • 京都大学   理学研究科   化学専攻

    2007年4月 - 2009年3月

      詳細を見る

    国名: 日本国

    researchmap

  • 早稲田大学   理工学部   化学科

    2004年4月 - 2007年3月

      詳細を見る

    国名: 日本国

    researchmap

経歴

  • 茨城大学工学部   物質科学工学科   助教

    2018年2月

      詳細を見る

  • 東北大学理学研究科   化学専攻   博士研究員

    2014年4月 - 2018年1月

      詳細を見る

  • 高等師範学校   化学科   博士研究員

    2012年4月 - 2014年3月

      詳細を見る

  • 京都大学大学院理学研究科   化学専攻   日本学術振興会特別研究員 DC1

    2009年4月 - 2012年3月

      詳細を見る

所属学協会

  • 触媒学会

    2023年4月 - 現在

      詳細を見る

  • 分子シミュレーション学会

    2021年12月 - 現在

      詳細を見る

  • 理論化学会

    2021年2月

      詳細を見る

  • 日本化学会

    2017年11月

      詳細を見る

  • 分子科学会

    2008年5月

      詳細を見る

委員歴

  • 日本化学会関東支部   日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会 実行委員  

    2023年12月 - 2024年12月   

      詳細を見る

    団体区分:学協会

    researchmap

  • 分子科学会   分子科学会速報担当  

    2022年10月 - 2024年9月   

      詳細を見る

    団体区分:学協会

    researchmap

  • 理論化学会   第23回理論化学討論会実行委員  

    2021年2月 - 2021年5月   

      詳細を見る

    団体区分:学協会

    researchmap

  • 日本化学会関東支部   第30回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会 実行委員  

    2019年12月   

      詳細を見る

    団体区分:学協会

    researchmap

論文

  • Adsorption of CO2 on Amorphous and Crystalline Zirconia: A DFT and Experimental Study 査読 国際誌

    Tatsuya Joutsuka and Shohei Tada

    The Journal of Physical Chemistry C   127 ( 14 )   6998 - 7008   2023年3月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acs.jpcc.3c01185

    researchmap

  • Catalysis of surface dispersed Cu<sup>2+</sup> species on t-ZrO<sub>2</sub>: square-planar Cu catalyzed cross-coupling of arylboronic acid and imidazole 査読 国際誌

    Kondo, M., Joutsuka, T., Fujiwara, K., Honma, T., Nishijima, M., Tada, S.

    Catalysis Science and Technology   13 ( 7 )   2247 - 2254   2023年3月

     詳細を見る

    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry  

    DOI: 10.1039/d3cy00024a

    Scopus

    researchmap

  • Active sites on ZnxZr1−xO2−x solid solution catalysts for CO2-to-methanol hydrogenation 査読 国際誌

    Shohei Tada, Nagomu Ochiai, Hiroka Kinoshita, Mitsuhiro Yoshida, Natsumi Shimada, Tatsuya Joutsuka, Masahiko Nishijima, Tetsuo Honma, Noriko Yamauchi, Yoshio Kobayashi, Kenta Iyoki

    ACS Catalysis   12 ( 13 )   7748 - 7759   2022年6月

     詳細を見る

    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    Recently, ZnxZr1-xO2-x catalysts have attracted attention as next-generation CO2-to-methanol hydrogenation catalysts. In this study, we examined the effect of the Zn content on CO2-to-methanol hydrogenation over ZnxZr1-xO2-x catalysts and determined the active-site structure through both calculations and experiments. When the Zn content was low, ZnxZr1-xO2-x contained Zn clusters (isolated [ZnOa] clusters and [ZnbOc] oligomers). The presence of clusters indicates the formation of Zn-O-Zr sites. Interestingly, our calculations revealed that the Zn species in the clusters are easily exposed on the ZnxZr1-xO2-x surface. This result is in line with the experimental results, suggesting that Zn species were unevenly distributed on the ZnxZr1-xO2-x surface and deposited near the surface. The addition of excess Zn to ZrO2 led to the formation of both Zn-containing clusters and ZnO nanoparticles. During the reactions, the Zn-O-Zr sites derived from the clusters showed specific activity for CO2-to-methanol hydrogenation. Understanding the active-site structure will lead to the future development of ZnxZr1-xO2-x catalysts.

    DOI: 10.1021/acscatal.2c01996

    Scopus

    researchmap

  • Facet Dependence of Photocatalytic Activity in Anatase TiO2: Combined Experimental and DFT Study 招待 査読

    Tatsuya Joutsuka, Hiroto Yoshinari, Satoshi Yamauchi

    Bulletin of the Chemical Society of Japan   94 ( 1 )   106 - 111   2021年1月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Chemical Society of Japan  

    DOI: 10.1246/bcsj.20200236

    researchmap

  • Aerobic homocoupling of arylboronic acids using Cu-doped amorphous zirconia: impact of catalyst amorphousness on reaction efficiency 査読

    Masaru Kondo, Tatsuya Joutsuka, Yamato Mori, Masahiko Nishijima, Tetsuo Honma, Akira Miura, Shohei Tada

    Catalysis Science and Technology   14 ( 19 )   5545 - 5550   2024年8月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    CuO/am-ZrO2 promotes the homocoupling of boronic acids under air and mild conditions without requiring external additives owing to the presence of easily reducible [CuO4] clusters. This catalyst suppresses the adsorption of MeOH solvent, thereby reducing MeOH-related side reactions and enhancing the selectivity and efficiency of the desired reaction.

    DOI: 10.1039/d4cy00694a

    Scopus

    researchmap

  • Difference in reaction mechanism between ZnZrOx and InZrOx for CO2 hydrogenation. 査読 国際誌

    Shohei Tada, Yurika Ogura, Motohiro Sato, Akihiro Yoshida, Tetsuo Honma, Masahiko Nishijima, Tatsuya Joutsuka, Ryuji Kikuchi

    Physical chemistry chemical physics : PCCP   26 ( 18 )   14037 - 14045   2024年5月

     詳細を見る

    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Oxide solid-solution catalysts, such as Zn-doped ZrO2 (ZnZrOx) and In-doped ZrO2 (InZrOx), exhibit distinctive catalytic capabilities for CH3OH synthesis via CO2 hydrogenation. We investigated the active site structures of these catalysts and their associated reaction mechanisms using both experimental and computational approaches. Electron microscopy and X-ray absorption spectroscopy reveal that the primary active sites are isolated cations, such as Zn2+ and In3+, dissolved in tetragonal ZrO2. Notably, for Zn2+, decomposition of the methoxy group, which is an essential intermediate in CH4 synthesis, is partially suppressed because of the relatively high stability of the methoxy group. Conversely, the methyl group strongly adsorbs on In3+, facilitating the conversion of the methoxy species into methyl groups. The decomposition of CH3OH is also suggested to contribute to CH4 synthesis. These results highlight the generation of CH4 as a byproduct of the InZrOx catalyst. Understanding the active site structure and elucidating the reaction mechanism at the atomic level are anticipated to contribute significantly to the future development of oxide solid-solution catalysts.

    DOI: 10.1039/d4cp00635f

    PubMed

    researchmap

  • High-pressure <i>in situ</i> X-ray absorption fine structure measurements for hydrogenation of CO<sub>2</sub> to methanol over Zn-doped ZrO<sub>2</sub> 査読

    Shohei Tada, Kazumasa Oshima, Tastuya Joutsuka, Masahiko Nishijima, Ryuji Kikuchi, Tetsuo Honma

    Catalysis Science &amp; Technology   2024年

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    During CO<sub>2</sub> hydrogenation under pressurised conditions, slight distortions were observed in the Zn structure. Our DFT calculations revealed that the adsorption of CO<sub>2</sub> at Zr<sup>4+</sup> sites near Zn species can induce these structural distortions.

    DOI: 10.1039/d4cy00894d

    researchmap

  • Study of Cu-growth feature by selective low-pressure chemical vapor deposition using a CuI precursor 招待 査読 国際誌

    Toyoda, G., Kikuchi, H., Yamauchi, S., Joutsuka, T., Fuse, T., Kubota, Y.

    Japanese Journal of Applied Physics   62   SH1002   2023年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Japanese Society of Applied Physics  

    DOI: 10.35848/1347-4065/acc257

    Scopus

    researchmap

  • Neutron crystallography and quantum chemical analysis of bilin reductase PcyA mutants reveal substrate and catalytic residue protonation states 査読 国際共著 国際誌

    Tatsuya Joutsuka, Ryota Nanasawa, Keisuke Igarashi, Kazuki Horie, Masakazu Sugishima, Yoshinori Hagiwara, Kei Wada, Keiichi Fukuyama, Naomine Yano, Seiji Mori, Andreas Ostermann, Katsuhiro Kusaka, Masaki Unno

    Journal of Biological Chemistry   299 ( 1 )   102763 - 102763   2023年1月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Society for Biochemistry and Molecular Biology  

    DOI: 10.1016/j.jbc.2022.102763

    researchmap

  • Molecular Mechanism of Autodissociation in Liquid Water: <i>Ab Initio</i> Molecular Dynamics Simulations 査読 国際誌

    Tatsuya Joutsuka

    The Journal of Physical Chemistry B   126 ( 24 )   4565 - 4571   2022年6月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society ({ACS})  

    DOI: 10.1021/acs.jpcb.2c01971

    researchmap

  • Understanding the structure of Cu-doped MgAl2O4 for CO2 hydrogenation catalyst precursor using experimental and computational approaches 査読 国際誌

    Tatsuya Joutsuka, Ryu Hamamura, Kakeru Fujiwara, Tetsuo Honma, Masahiko Nishijima, and Shohei Tada

    International Journal of Hydrogen Energy   47 ( 50 )   21369 - 21374   2022年5月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier  

    The combination of experiments and simulations revealed the structural and electronic origins of Cu-doped MgAl2O4 spinel-type oxides, which we developed as the catalyst precursor for CO2-to-methanol hydrogenation. When the doping was high, elongated O–Cu octahedrally coordinated [CuO6]el was confirmed in the spinel structure. As the amount decreased, [CuO6]el was deformed to short O–Cu octahedrally coordinated [CuO6]s. Simultaneously, O atoms surrounding Cu atoms became more negatively charged, and Cu nanoparticle with a size <10 nm was formed by H2 reduction. The Cu nanoparticles derived from [CuO6]s was highly selective to CO2-to-methanol hydrogenation.

    DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.04.295

    Scopus

    researchmap

  • Efficient Free-energy Calculation of Proton Transfer by Constrained Density Functional Theory and Geometrically Restrained Molecular Dynamics Simulation 招待 査読

    Tatsuya Joutsuka, Koji Ando

    Chemistry Letters   50 ( 7 )   1325 - 1328   2021年7月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Chemical Society of Japan  

    DOI: 10.1246/cl.210132

    researchmap

  • Low-pressure chemical vapor deposition of Cu on Ru using CuI as precursor 査読 国際誌

    Tatsuya Joutsuka

    Journal of Crystal Growth   549   125849   2020年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier  

    DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2020.125849

    researchmap

  • Constrained Density Functional Theory Molecular Dynamics Simulation of Deprotonation in Aqueous Silicic Acid 招待 査読 国際誌

    Tatsuya Joutsuka

    The Journal of Physical Chemistry B   124 ( 38 )   8323 - 8330   2020年9月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS  

    DOI: 10.1021/acs.jpcb.0c05096

    researchmap

  • Low-pressure chemical vapor deposition of Cu on Ru substrate using CuI: Abinitio calculations 査読 国際誌

    Tatsuya Joutsuka, Satoshi Yamauchi

    Chemical Physics Letters   741   137108 - 137108   2020年2月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier {BV}  

    DOI: 10.1016/j.cplett.2020.137108

    researchmap

  • Electrolyte and Temperature Effects on Third-Order Susceptibility in Sum-Frequency Generation Spectroscopy of Aqueous Salt Solutions 査読

    Tatsuya Joutsuka, Akihiro Morita

    Journal of Physical Chemistry C   122 ( 21 )   11407 - 11413   2018年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    Sum-frequency generation (SFG) spectra from charged solid-liquid interfaces include significant contribution from third-order susceptibility χ(3), which mainly originates from induced water orientation in the electric double layer. We quantitatively evaluate the χ(3) susceptibility by molecular dynamics simulation in aqueous electrolyte solutions with varying concentrations and temperatures. We found that the value of χ(3) decreases with increasing concentration or temperature and that the perturbation on χ(3) is quite well-correlated with that on the dielectric constant ∈ of the solution. This correlation is understood as both quantities are commonly governed by the response of molecular orientation to the electric field. Accurate evaluation of χ(3) in various conditions is important in quantitative estimate of the third-order effect on the SFG spectroscopy, particularly in conditions of high surface charge and ion concentration.

    DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b02445

    Scopus

    researchmap

  • Effects of third-order susceptibility in sum frequency generation spectra: A molecular dynamics study in liquid water 査読

    Tatsuya Joutsuka, Tomonori Hirano, Michiel Sprik, Akihiro Morita

    Physical Chemistry Chemical Physics   20 ( 5 )   3040 - 3053   2018年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry  

    When sum frequency generation (SFG) spectroscopy is applied to charged solid/liquid interfaces, the observed SFG signals include both the second-order and third-order polarizations. The latter is called the χ(3) effect, which mainly includes induced molecular orientation by electric fields at charged interfaces. We theoretically evaluate the χ(3) effect on the SFG spectroscopy of liquid water using molecular dynamics (MD) simulations. The MD simulations enable us to definitely calculate the χ(3) susceptibility as a bulk property, and thereby separating it from the usual χ(2) effect shown in the SFG spectra. The calculated results of χ(3) for liquid water are fairly consistent with the experimental estimates. The present finding is utilized to analyze the spectral change of SFG at the air/water interface under electric fields and at the charged silica/water interface. The present analysis of the spectral changes allows for distinguishing the intrinsic change of the interface structure and the χ(3) effect from bulk liquid.

    DOI: 10.1039/c7cp01978e

    Scopus

    researchmap

  • Bulk Contributions Modulate the Sum-Frequency Generation Spectra of Water on Model Sea-Spray Aerosols 査読

    Sandeep K. Reddy, Raphael Thiraux, Bethany A. Wellen Rudd, Lu Lin, Tehseen Adel, Tatsuya Joutsuka, Franz M. Geiger, Heather C. Allen, Akihiro Morita, Francesco Paesani

    Chem   4 ( 7 )   1629 - 1644   2018年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier Inc  

    Vibrational sum-frequency generation (vSFG) spectroscopy is used to determine the molecular structure of water at a model sea-spray aerosol surface. Both measured and calculated spectra display specific features as a result of third-order contributions to the vSFG response, and these are associated with finite interfacial electric potentials. We demonstrate that theoretical modeling enables separation of the third-order contributions, thus allowing for a systematic analysis of the strictly surface-sensitive, second-order component of the vSFG response. This study provides fundamental insights into the interfacial molecular organization and hydrogen-bonding structure of water, which mediate heterogeneous processes on sea-spray aerosols. Our results emphasize the key role that computer simulations can play in interpreting vSFG spectra and revealing microscopic details at complex aqueous interfaces, which can be difficult to extract from experiments because of the mixing of second-order, surface-sensitive, and third-order bulk-dependent contributions to the vSFG response. Generated by various sources, aerosol particles influence Earth's radiative budget and affect air quality, ecosystems, and public health. By providing a link between the oceans and the atmosphere, sea-spray aerosols play a critical yet poorly understood role in determining Earth's climate. In this study, we combine vibrational spectroscopy with computer simulations to characterize the molecular structure of model sea-spray particles. It is found that electrical potentials present at the particle surfaces generate bulk-dependent effects that modulate the spectral features. Surface-sensitive contributions are then extracted from computer simulations, allowing for an unambiguous characterization of the surface region. This information is key to the molecular-level understanding of fundamental processes, such as chemical reactions and phase transformations, which determine the ability of sea-spray particles to scatter or absorb solar radiation and promote cloud formation. Sea-spray aerosol particles have major yet poorly understood influence on the state of the atmosphere. Although non-linear vibrational spectroscopy is a reliable technique for probing the nature of aerosol interfaces, resolving the spectral features into specific structural and dynamical properties of the interface poses substantial difficulties. Here, computer simulations are used to disentangle strictly surface-sensitive contributions from bulk-dependent effects at a model sea-spray aerosol, which allows for a detailed, molecular-level characterization of the interfacial properties.

    DOI: 10.1016/j.chempr.2018.04.007

    Scopus

    researchmap

  • Theoretical and experimental examination of SFG polarization analysis at acetonitrile-water solution surfaces 査読

    Kengo Saito, Qiling Peng, Lin Qiao, Lin Wang, Tatsuya Joutsuka, Tatsuya Ishiyama, Shen Ye, Akihiro Morita

    PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS   19 ( 13 )   8941 - 8961   2017年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    Sum frequency generation (SFG) spectroscopy is widely used to observe molecular orientation at interfaces through a combination of various types of polarization. The present work thoroughly examines the relation between the polarization dependence of SFG signals and the molecular orientation, by comparing SFG measurements and molecular dynamics (MD) simulations of acetonitrile/water solutions. The present SFG experiment and MD simulations yield quite consistent results on the ratios of chi((2)) elements, supporting the reliability of both means. However, the subsequent polarization analysis tends to derive more upright tilt angles of acetonitrile than the direct MD calculations. The reasons for discrepancy are examined in terms of three issues; (i) anisotropy of the Raman tensor, (ii) cross-correlation, and (iii) orientational distribution. The analysis revealed that the issues (i) and (iii) are the main causes of errors in the conventional polarization analysis of SFG spectra. In methyl CH stretching, the anisotropy of Raman tensor cannot be estimated from the simple bond polarizability model. The neglect of the orientational distribution is shown to systematically underestimate the tilt angle of acetonitrile. Further refined use of polarization analysis in collaboration with MD simulations should be proposed.

    DOI: 10.1039/c6cp08856b

    Web of Science

    researchmap

  • Efficient Computation of Difference Vibrational Spectra in Isothermal-Isobaric Ensemble 査読

    Tatsuya Joutsuka, Akihiro Morita

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B   120 ( 43 )   11229 - 11238   2016年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Difference spectroscopy between two close systems is widely used to augment its selectivity to the different parts of the observed system, though the molecular dynamics calculation of tiny difference spectra would be computationally extraordinary demanding by subtraction of two spectra. Therefore, we have proposed an efficient computational algorithm of difference spectra without resorting to the subtraction. The present paper reports our extension of the theoretical method in the isothermal-isobaric (NPT) ensemble. The present theory expands our applications of analysis including pressure dependence of the spectra. We verified that the present theory yields accurate difference spectra in the NPT condition as well, with remarkable computational efficiency over the straightforward subtraction by several orders of magnitude. This method is further applied to vibrational spectra of liquid water with varying pressure and succeeded in reproducing tiny difference spectra by pressure change. The anomalous pressure dependence is elucidated in relation to other properties of liquid water.

    DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b07121

    Web of Science

    researchmap

  • Improved Theory of Difference Vibrational Spectroscopy and Application to Water 査読

    Tatsuya Joutsuka, Akihiro Morita

    JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION   12 ( 10 )   5026 - 5036   2016年10月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Measuring difference spectrum of two closely related systems is a versatile experimental method to highlight the difference in the two systems. However, the computation of a minuscule difference between two spectra by molecular dynamics' (MD) simulation is far more challenging than that of each spectrum in terms of statistical convergence. Therefore, we have proposed a theory of difference spectra, which accelerates the calculation of difference spectra by several orders of magnitude [Sakaguchi, S. et al. J. Chem. Phys. 2014, 140, 144109]. The present paper reports our subsequent advances in the computational method to greatly improve its accuracy, numerical stability, and applicability. The present method of computation based on the nonequilibrium MD simulation allows for general molecular models including polarizable ones without sacrificing its computational efficiency. The improved method was applied to polarizable liquid water and yielded difference spectra of infrared, Raman, and vibrational sum frequency generation spectroscopies. The present method enables us to analyze various difference spectra of large molecular systems using MD simulation.

    DOI: 10.1021/acs.jctc.6b00697

    Web of Science

    researchmap

  • Vibrational Quantum Decoherence in Liquid Water 査読

    Tatsuya Joutsuka, Ward H. Thompson, Damien Laage

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS   7 ( 4 )   616 - 621   2016年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Traditional descriptions of vibrational energy transfer consider a quantum oscillator interacting with a classical environment. However, a major limitation of this simplified description is the neglect of quantum decoherence induced by the different interactions between two distinct quantum states and their environment, which can strongly affect the predicted energy-transfer rate and vibrational spectra. Here, we use quantum classical molecular dynamics simulations to determine the vibrational quantum decoherence time for an OH stretch vibration in liquid heavy water. We show that coherence is lost on a sub-100 fs time scale due to the different responses of the first shell neighbors to the ground and excited OH vibrational states. This ultrafast decoherence induces a strong homogeneous contribution to the linear infrared spectrum and suggests that resonant vibrational energy transfer in H2O may be more incoherent than previously thought.

    DOI: 10.1021/acs.jpclett.5b02637

    Web of Science

    researchmap

  • Vibrational spectroscopy and relaxation of an anharmonic oscillator coupled to harmonic bath

    Tatsuya Joutsuka, Koji Ando

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   134 ( 20 )   2011年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    The vibrational spectroscopy and relaxation of an anharmonic oscillator coupled to a harmonic bath are examined to assess the applicability of the time correlation function (TCF), the response function, and the semiclassical frequency modulation (SFM) model to the calculation of infrared (IR) spectra. These three approaches are often used in connection with the molecular dynamics simulations but have not been compared in detail. We also analyze the vibrational energy relaxation (VER), which determines the line shape and is itself a pivotal process in energy transport. The IR spectra and VER are calculated using the generalized Langevin equation (GLE), the Gaussian wavepacket (GWP) method, and the quantum master equation (QME). By calculating the vibrational frequency TCF, a detailed analysis of the frequency fluctuation and correlation time of the model is provided. The peak amplitude and width in the IR spectra calculated by the GLE with the harmonic quantum correction are shown to agree well with those by the QME though the vibrational frequency is generally overestimated. The GWP method improves the peak position by considering the zero-point energy and the anharmonicity although the red-shift slightly overshoots the QME reference. The GWP also yields an extra peak in the higher-frequency region than the fundamental transition arising from the difference frequency of the center and width oscillations of a wavepacket. The SFM approach underestimates the peak amplitude of the IR spectra but well reproduces the peak width. Further, the dependence of the VER rate on the strength of an excitation pulse is discussed. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3594093]

    DOI: 10.1063/1.3594093

    Web of Science

    researchmap

  • Hydration Structure in Dilute Hydrofluoric Acid

    Tatsuya Joutsuka, Koji Ando

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A   115 ( 5 )   671 - 677   2011年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    We have performed the multistate empirical valence bond (MS-EVB) molecular dynamics simulations of a dilute hydrofluoric acid solution at ambient temperature to study the hydration structure associated with its weak acidity. The developed MS-EVB model showed reasonable agreement with experimental and previous ab initio molecular dynamics and reference interaction site model self-consistent field simulations for the free energy and structural properties. The local tetrahedral and translational order parameters around the fluorine atom significantly increase in the transition and product states of the HF dissociation reaction. This indicates that the angular and translational rearrangements of the hydrogen-bond topology are necessary especially around the fluorine atom. At the transition state of the proton transfer, the tetrahedral order parameters are very large, whereas the translational order parameters are not. This suggests that for the proton transfer to occur the large angular rearrangements of the hydrogen-bond topology are more necessary than the translational ones.

    DOI: 10.1021/jp108147e

    Web of Science

    researchmap

  • Dynamics of Proton Transfer and Vibrational Relaxation in Dilute Hydrofluoric Acid

    Tatsuya Joutsuka, Koji Ando

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A   115 ( 5 )   678 - 684   2011年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The molecular mechanisms in both vibrational relaxation and proton transfer (PT) associated with infrared (IR)-induced PT in a dilute hydrofluoric acid solution at ambient temperature are studied by molecular dynamics (MD) simulations with the multistate empirical valence bond model. To investigate the solvation dynamics, a collective solvent coordinate and its perpendicular bath modes are defined from the diabatic energy gap and their motions are examined by the generalized Langevin equation (GLE) formalism. The GLE analysis using the equilibrium MD simulation shows that the major solvent reorganizations in the PT are represented by the libration and hindered translation. In particular, the libration gives the stronger coupling to the solvent reorganization and the faster relaxation. The nonequilibrium MD simulation demonstrated that both the HF stretching vibration and the solvent reorganization relax on a similar time scale and thus compete in the PT. It also supported the "presolvation mechanism" for the PT in this system.

    DOI: 10.1021/jp108413p

    Web of Science

    researchmap

  • Detecting the Dzyaloshinskii-Moriya interaction by means of pulsed EPR spectroscopy

    Tatsuya Joutsuka, Yoshitaka Tanimura

    CHEMICAL PHYSICS LETTERS   457 ( 1-3 )   237 - 240   2008年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    The Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaction is induced by the spin-orbit interaction with an antisymmetric component in the exchange coupling. We have examined a possibility to detect the DM interaction as well as the non-secular part of the dipolar interaction for weakly-coupled systems by analyzing relaxation processes from the double to single quantum coherence by pulsed EPR measurement. Numerical simulation for two and three spin-1/2 systems indicates that the proposed measurement has a capability to determine the signs of the DM interactions that are important to distinguish spins in a uniform field from in a staggered field. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.cplett.2008.03.074

    Web of Science

    researchmap

▼全件表示

MISC

  • Oxide Solid–Solution Catalysts with Good Redox Properties for Liquid–Phase Aerobic Additive–Free Oxidation: A Review 招待 査読

    Shohei Tada, Masaru Kondo, Tatsuya Joutsuka

    ChemCatChem   16 ( 12 )   2024年6月

     詳細を見る

    担当区分:責任著者   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    In this review, we discuss liquid–phase redox reactions using oxide solid–solution catalysts. These oxide solid solutions are readily prepared by introducing various elements into the foundational metal oxide template. Doping with metal species leads to the formation of [MOx] clusters with unique coordination structures, which is a remarkable feature that deserves attention. Consequently, oxide solid solutions exhibit catalytic capabilities that extend beyond those of conventional metal–oxide catalysts. Notably, these [MOx] clusters occasionally exhibit exceptional redox activities that can be used to catalyze liquid–phase redox reactions. Hence, we conjecture that a connection exists between catalyst structure and activity. This review delves into oxide solid–solution catalysts through the lenses of organic chemistry, solid catalysts, and computational chemistry, thereby collectively shaping our understanding and prospects in this field.

    DOI: 10.1002/cctc.202301367

    Scopus

    researchmap

  • ビリン還元酵素 PcyA の二つの変異体の吸収スペクトルおよび反応の変化とプロトン化状態との相関 招待 査読 国際共著 国際誌

    海野 昌喜,城塚 達也,杉島 正一,和田 啓,萩原 義徳,矢野 直峰,Andreas Ostermann,日下 勝弘

    波紋   33 ( 4 )   151 - 156   2023年11月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    researchmap

  • 第一原理計算による界面における電荷移動メカニズムの解明 招待

    城塚達也

    アンサンブル   24 ( 3 )   146 - 151   2023年8月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    researchmap

  • 海外紹介「高等師範学校 École Normale Supérieure (ENS) 滞在記」 招待

    城塚達也

    アンサンブル   17 ( 4 )   231 - 233   2016年10月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    researchmap

  • Theory and efficient computation of vibrational difference spectra

    Tatsuya Joutsuka, Akihiro Morita

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   249   2015年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Web of Science

    researchmap

講演・口頭発表等

  • Cu-Zr酸化物固溶体触媒を用いたカップリング反応の開拓

    多田昌平、近藤健、城塚達也

    化学系学協会北海道支部2024年冬季研究発表会  2024年1月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2024年1月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • ゼオライトを用いたメタノールからオレフィンへの変換性能のDFT計算と機械学習による研究

    猪爪尚輝、城塚達也

    第34回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会  2023年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • QM/MM分子動力学法による自己修復性アクリルゴム中架橋構造の解析

    梅田薫、鈴木佳太、青柳裕一、城塚達也

    第34回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会  2023年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • DFT Calculations and Catalyst Exploration of Zirconia-Based Catalysts for Methanol Synthesis by CO2 Hydrogenation 招待 国際会議

    Tatsuya Joutsuka

    The Fifth Asian Workshop of Experiment and Theory in Quantum Beam Molecular Sciences  2023年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    researchmap

  • CO2水素化によるメタノール合成用ジルコニア系触媒のDFT計算と触媒探索

    城塚達也、近藤健、多田昌平

    第132回触媒討論会  2023年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • t-ZrO2中の固溶Cu2+種を活性種としたイミダゾールとフェニルボロン酸のカップリング反応

    多田昌平、近藤健、城塚達也、藤原翔、本間徹生、西嶋雅彦

    化学工学会 第54回秋季大会  2023年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • ビリン還元酵素PcyA-ビリベルジンⅨα複合体の計算科学的研究

    萬代充裕、飯島愛璃、圷優佳、海野昌喜、城塚達也、森聖治

    スーパーコンピュータワークショップ2022  2023年1月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年1月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • DFT Study of Solid Solution Catalyst ZnxZr1−xO2−x for Methanol Synthesis via CO2 Hydrogenation 国際会議

    Mitsuhiro Yoshida, Tatsuya Joutsuka, Shohei Tada

    17th International Student Conference in Ibaraki  2021年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • 電子状態計算によるアナターゼ型TiO2における光触媒活性の解析

    吉成啓人、城塚達也

    第21回 大つくば物理化学セミナー  2021年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • Theoretical Study of Charge-Transfer Reactions in TiO2 Photocatalysis 招待

    城塚達也

    化学系学協会東北大会  2021年10月  日本化学会東北支部

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    researchmap

  • 酸化チタンにおける光触媒活性:Constrained DFT法による解析

    吉成啓人,城塚達也

    第15回分子科学討論会  2021年9月  分子科学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 電子状態計算によるアナターゼ型酸化チタンにおける光触媒活性の解析

    吉成啓人,城塚達也

    第23回理論化学討論会  2021年5月  理論化学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年5月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 拘束密度汎関数理論によるプロトン移動の分子動力学シミュレーション

    城塚達也

    物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の新展開2020」  2020年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2020年12月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • DFT Calculations of Zirconia-Based Catalysts for Methanol Synthesis by CO2 Hydrogenation

    Tatsuya Joutsuka

    18th Internnational Congress on Catalysis (TUE-POST02-51)  2024年7月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 水溶液中のプロトン移動と振動緩和に対する準量子的動力学理論の開発と応用

    城塚達也、安藤耕司

    第2回分子科学討論会  2008年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 水溶液中のプロトン移動と振動緩和

    城塚達也、安藤耕司

    第3回分子科学討論会  2009年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 希釈フッ化水素酸中の振動緩和とプロトン移動

    城塚達也、安藤耕司

    第13回理論化学討論会  2010年5月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 固体・水溶液界面における分子シミュレーション 招待

    城塚達也

    ナノシート科学:ナノシートの表面・界面科学と機能創発  2019年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • Heterogeneity at Amorphous Silica/Water Interface: Molecular Dynamics Simulations of Sum Frequency Generation Spectroscopy

    Tatsuya Joutsuka、Akihiro Morita

    日本化学会 第99春季年会  2019年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • ヨウ化銅を用いたルテニウム上への銅の選択化学気相堆積

    堀内健佑、城塚達也、山内智

    第80回応用物理学会秋季学術講演会  2019年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • アナターゼ型 TiO2表面の電子状態計算

    吉成 啓人、城塚 達也

    第30回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会  2019年12月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • アナターゼ型酸化チタンにおける光触媒活性の結晶面依存性:電子状態計算による解析

    吉成 啓人、山内智、城塚 達也

    第31回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会  2020年12月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • 拘束密度汎関数理論によるケイ酸水溶液中の脱プロトン化の分子動力学シミュレーション

    城塚 達也

    日本化学会 第101春季年会 (2021)  2021年3月  日本化学会

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • Theory and efficient computation of vibrational difference spectra in water 国際会議

    城塚達也、森田明弘

    新学術領域「柔らかな分子系」 国際シンポジウム  2015年7月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 溶液中の振動差スペクトルの効率的な計算方法

    城塚達也、森田明弘

    第9回分子科学討論会  2015年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • 水/アセトニトリル溶液の界面配向構造解析に関する理論的および実験的研究

    齋藤健吾、王琳、城塚達也、石山達也、彭奇齢、叶深、森田明弘

    第10回分子科学討論会  2016年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 温度・圧力制御下での振動差スペクトルの効率的な計算アルゴリズム

    城塚達也、森田明弘

    第10回分子科学討論会  2016年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • Theoretical Study of Charge-Transfer Reactions by Constrained Density Functional Theory 招待 国際会議

    Tatsuya Joutsuka

    Sakura Science Workshop at Ibaraki University 2021 (SSWIU2021)  2021年10月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    researchmap

  • 振動差スペクトルの理論と効率的な計算方法

    城塚達也、森田明弘

    新学術領域「柔らかな分子系」 第2回公開シンポジウム  2014年11月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • Theory and efficient computation of vibrational difference spectra 国際会議

    Tatsuya Joutsuka, Akihiro Morita

    249th ACS National Meeting & Exposition  2015年3月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 水溶液の振動差スペクトルの理論と効率的な計算方法 招待

    城塚達也

    化学反応のポテンシャル曲面とダイナミックス  2015年5月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • Understanding Charge-Transfer Reactions by Constrained Density Functional Theory 招待

    日本化学会 第101春季年会 アジア国際シンポジウム  2022年3月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    researchmap

  • 水溶液中の振動緩和とプロトン移動

    城塚達也、安藤耕司

    第4回分子科学討論会  2010年5月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • Electron transfer from cytochrome f to plastocyanin 国際会議

    Tatsuya Joutsuka, Hirotaka Nishioka, Koji Ando

    ISTCP-VII  2011年9月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • Quantum decoherence in vibrational nonadiabatic transitions of water studied by quantum-classical molecular dynamics simulations 国際会議

    Tatsuya Joutsuka, Ward H. Thompson, Damien Laage

    TRVS 2013  2013年5月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 振動差スペクトルの理論と効率的な計算方法

    坂口俊、城塚達也、森田明弘

    第8回分子科学討論会  2014年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • メタノール合成触媒ZnxZr1-xO2-xの活性点構造の解明

    多田 昌平、落合 和、吉田 光宏、城塚 達也

    第130回触媒討論会  2022年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • CO2 Hydrogenation to Methanol by Zirconia Solid Solution: Theoretical Analysis by Ab Initio Calculations 招待

    Tatsuya Joutsuka

    7th International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University  2022年12月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    researchmap

  • Constrained DFT計算による凝縮相中における電荷移動反応の解析 招待

    城塚達也

    凝縮系の理論化学2022  2022年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • メタノール合成反応を志向したCuドープMgAl2O4触媒前駆体構造の解明

    多田 昌平、城塚 達也、濱村 龍、藤原 翔、本間 徹生

    129回触媒討論会  2022年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

    researchmap

  • CO2水素化反応からのメタノール合成用亜鉛ジルコニア触媒のDFT計算による表面構造の解析

    吉田光宏、城塚達也、多田昌平

    石油学会第64回年会  2022年5月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

    researchmap

  • DFT Study of Surface Structure of Solid Solution Catalyst ZnxZr1-xO2-x for CO2-to-methanol hydrogenation 国際会議

    Mitsuhiro Yoshida, Tatsuya Joutsuka, Shohei Tada

    TOCAT9  2022年7月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 固液界面におけるイオン移動と振動差スペクトルの分子動力学シミュレーション

    城塚達也、高瀬航輝、森田明弘

    第31回分子シミュレーション討論会  2017年11月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • 和周波発生分光法による三次感受率の効果:水の分子動力学シミュレーションによる研究 招待

    城塚達也

    第13回若手研究者による先端的レーザー分光シンポジウム  2017年12月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    researchmap

  • Ion Effects on Third-Order Susceptibility in Sum Frequency Generation Spectroscopy of Aqueous Salt Solutions

    城塚達也、森田明弘

    日本化学会第98春季年会  2018年3月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • Molecular Dynamics Study of Molecular Structure at Silica/Water Interfaces 招待 国際会議

    Tatsuya Joutsuka

    Asian Workshop of Experiment and Theory in Quantum Beam Molecular Sciences  2018年6月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    researchmap

  • 和周波発生分光法における三次感受率の効果: 水の分子動力学シミュレーションによる研究

    城塚 達也、平野 智倫、Michiel Sprik、森田 明弘

    第11回分子科学討論会  2017年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • Effect of Third-Order Susceptibility in Sum Frequency Generation Spectroscopy: Molecular Dynamics Study in Liquid Water 国際会議

    城塚達也、平野智倫、Michiel Sprik、森田明弘

    新学術領域「柔らかな分子系」国際シンポジウム  2017年6月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 分子シミュレーションによる界面分光理論の発展 招待

    城塚達也

    新学術領域ワークショップ「若手研究者が描く分子理論の未来」  2017年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    researchmap

  • 和周波発生分光法における三次感受率の効果:水の分子動力学シミュレーションによる研究

    城塚達也、森田明弘

    新学術領域「柔らかな分子系」 第4回公開シンポジウム  2016年10月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • Efficient Computational Algorithm of Vibrational Difference Spectra under Control of Temperature and Pressure 国際会議

    Tatsuya Joutsuka, Akihiro Morita

    MSCRS2016  2016年10月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • 分子動力学シミュレーションによる温度・圧力制御下での振動差スペクトルの効率的な計算手法と水への応用

    城塚達也、森田明弘

    第30回分子シミュレーション討論会  2016年11月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • 和周波発生分光法における三次感受率の効果:水の分子動力学シミュレーションによる研究

    城塚達也、平野智倫、Michiel Sprik、森田明弘

    第20回理論化学討論会  2017年5月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  • 固体と液体の界面における和周波発生分光法と分子動力学シミュレーション 招待

    城塚達也

    第19 回 大つくば物理化学セミナー  2018年12月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    researchmap

  • Molecular Dynamics Study of Molecular Structure at Silica/Water Interfaces 国際会議

    Tatsuya Joutsuka

    WMS2018  2018年7月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • アモルファスシリカ・水界面の分子動力学シミュレーション

    城塚 達也、小幡 恭子、森田 明弘

    第12回分子科学討論会  2018年9月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  • Molecular dynamics simulations of amorphous silica/water interfaces 国際会議

    Tatsuya Joutsuka, Kyoko Obata, Akihiro Morita

    EMLG/JMLG Meeting 2018 and 41st Symposium on Solution Chemistry of Japan  2018年11月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Nagoya University  

    researchmap

  • ヨウ化銅を用いたLPCVD法による銅膜の高速成長

    堀内健佑、丸谷美由紀、城塚達也、山内智

    電気学会東京支部 茨城支所 研究発表会  2018年11月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

▼全件表示

受賞

  • 2023年度 貴金属に関わる研究助成金 TANAKA Special Award

    2024年4月  

     詳細を見る

  • 計算物質科学の新展開2020 ポスター賞

    2020年12月   物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会   拘束密度汎関数理論によるプロトン移動の分子動力学シミュレーション

    城塚達也

     詳細を見る

    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

    researchmap

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 計算科学によるジルコニア系固溶体触媒の解析と材料探索

    2023年4月 - 2024年3月

    第一稀元素化学工業株式会社  第一稀元素化学工業株式会社 研究助成金 

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:1000000円 ( 直接経費:900000円 、 間接経費:100000円 )

    researchmap

  • バイオガス中二酸化炭素の有効利用技術開発

    2022年4月 - 2024年3月

    NEDO先導研究プログラム/新技術先導研究プログラム 

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:11310000円 ( 直接経費:8700000円 、 間接経費:2610000円 )

    researchmap

  • 高活性光触媒の機能解明を目指した電荷移動反応の高精度シミュレーションの開発

    2022年4月 - 2023年3月

    公益財団法人 池谷科学技術振興財団 単年度研究助成 

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:1200000円 ( 直接経費:1080000円 、 間接経費:120000円 )

    researchmap

  • ジルコニア系触媒を用いたCO2水素化によるメタノール合成の分子科学

    2021年4月 - 2024年3月

    基盤研究(C) 

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    researchmap

  • 酸化チタン界面における光触媒反応メカニズムの理論的解析

    2020年4月 - 2023年3月

    日本板硝子材料工学助成会  日本板硝子材料工学助成会国内研究助成 

    城塚達也

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:1200000円 ( 直接経費:1200000円 )

    researchmap

  • 分子シミュレーションを用いた固体・液体界面における分子構造とダイナミクスの解明

    2019年4月 - 2021年3月

    若手研究 

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    researchmap

  • 界面分光の分子動力学シミュレーション

    2019年4月 - 2021年3月

    京都大学スーパーコンピュータ共同研究制度 若手研究者奨励枠 

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:400000円

    researchmap

  • CuIを原料とするCuの選択形成

    2019年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    山内 智, 城塚 達也

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:100000円 ( 直接経費:100000円 、 間接経費:1080000円 )

    本研究では、ULSIの配線工程への応用を企図して、ヨウ化銅(CuI)用いた低圧化学気相堆積法による導体上へのCuの選択形成技術を開発し、種々の成果を得た。【成果1】減圧下でCuIを加熱することで300℃程度の低温でCuIを三量体で昇華させることができる。【成果2】300℃程度の低温で導体上でのみCuを堆積させることができる。【成果3】堆積温度とCuI供給速度を複合的に最適化することで、370℃程度でバルク抵抗率の2倍弱の低抵抗Cu膜を形成できる。【成果4】第一原理計算結果から、導体上でのCuI分解過程は自己解離である可能性が示唆できた。

    researchmap

  • 溶液中のプロトン移動に対する核の量子性を取り込んだ準量子的動力学理論の開発と応用

    2009年4月 - 2012年3月

    日本学術振興会  特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    城塚達也

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:2100000円 ( 直接経費:2100000円 )

    本年度はまず溶液中の振動スペクトルと振動緩和を研究した。
    赤外(IR)スペクトルを実験とシミュレーションを比較する際に半古典近似(SA)がしばしば用いられてきたがこの近似の溶液中における妥当性は検証されたことがなかった。更に、従来の古典分子動力学(MD)シミュレーションには計算コストは低いが振動周波数を過大評価するという問題がある。以上の研究背景に基づいて、本研究の目的は半古典近似とスペクトルの効率的かつ正確な計算方法の検証である。
    IRスペクトルの計算方法として一般化ランジュバン方程式(GLE)、核の運動をガウス波束で表現するガウス波束法(GWP)、量子マスター方程式(QME)を用いたことが本研究の特色の一つである。ここでは、シミュレーションに用いるポテンシャルをモース関数とし、調和振動子熱浴を用いることにより半古典近似を正確に検証できた点も本研究の特色である。
    ガウス波束法は量子マスター方程式とほぼ同じ振動周波数を示したことから、古典MDシミュレーションの問題点を改善すると共に、計算時間も古典MDと比べ約2倍と他の量子的手法より速いことが分かった。また、半古典近似と量子マスター方程式から計算されたスペクトルも強度以外は良い一致を示したため、半古典近似の有効性を立証できた。
    続いてチトクロムfからプラストシアニンへの電子移動を研究した。
    青色銅タンパク質は素早く電子移動を起こす金属酵素である。その一種であるプラストシアニン(Pc)はチトクロムf(Cf)からP700+へと電子を伝達する、光合成の中で重要な役割を果たすタンパク質である。Pcの活性部位周りの構造はひずんでおり、システイン、ヒスチジン、メチオニン(Cys,His,Met)の3種の残基からなる。Cfはチトクロムb6fの可溶性N末端部分で、膜複合体とC末端で結合している。
    X線結晶構造解析からPcの構造は酸化状態と還元状態でかなり似ていることが分かっている。これは典型的な無機化合物ではCu(I)とCu(II)はそれぞれ4面体と正方構造をとることと対照的である。この小さな構造変化は活性部位が再配置エネルギーを減少させることで電子移動(ET)を促進していると示唆する。よって、再配置エネルギーの活性部位周りにある残基の位置依存性はETにおけるそれらの役割を明らかにする。以上の背景から、本研究の目的はチトクロムfからプラストシアニンへの電子移動の第一原理量子化学的手法を用いた解析である。
    溶液中のPcに比べ複合体のPcではMet残基が約0.2-0.3ACu原子からの距離が短くなっている。この結合距離は植物

    researchmap

  • 近藤研との共同研究

    共同研究 

      詳細を見る

  • 近藤研との共同研究

    学内研究プロジェクト 

      詳細を見る

▼全件表示

担当授業科目(学内)

▼全件表示

担当経験のある科目(授業)

  • 応用化学実験Ⅱ

    2023年4月 - 現在 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

  • 応用化学実験Ⅰ

    2023年4月 - 現在 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

  • 量子化学計算演習

    2022年4月 - 現在 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:大学院専門科目 

    researchmap

  • 大学入門ゼミ

    2020年6月 - 現在 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部教養科目 

    researchmap

  • 量子化学

    2020年4月 - 現在 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

  • 応用化学演習Ⅰ

    2020年 - 現在 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

  • 応用化学演習

    2020年 - 2023年 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

  • 理論化学特論

    2019年4月 - 現在 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:大学院専門科目 

    researchmap

  • 物質科学基礎実験Ⅰ

    2019年 - 現在 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

  • 量子線科学実習(放射線計測実習)

    2019年 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:大学院専門科目 

    researchmap

  • 卒業研究

    2018年 - 2021年 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

  • 応用計算化学

    2018年 - 2019年 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

  • 生体分子機能基礎実験

    2018年 機関名:茨城大学

     詳細を見る

    科目区分:学部専門科目 

    researchmap

▼全件表示

社会貢献活動

  • 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会

    役割:司会

    2023年12月 - 2024年12月

     詳細を見る

    種別:セミナー・ワークショップ

    researchmap

  • 青少年のための科学の祭典・日立大会

    役割:運営参加・支援

    2021年5月 - 現在

     詳細を見る

    対象: 小学生, 中学生, 高校生

    種別:フェスティバル

    researchmap

  • 第21回青少年のための科学の祭典・日立大会

    役割:運営参加・支援

    2021年5月 - 2022年3月

     詳細を見る

    対象: 小学生, 中学生, 高校生

    種別:フェスティバル

    researchmap

  • 日立理科クラブ 特別授業

    役割:講師

    茨城大学工学部  2020年10月

     詳細を見る

    対象: 小学生, 中学生

    researchmap

  • 第30回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会

    役割:司会

    2019年12月

     詳細を見る

    種別:セミナー・ワークショップ

    researchmap

  • 茨城大学 こうがく祭

    2019年11月

     詳細を見る

  • 茨城大学工学部 オープンキャンパス

    2019年8月

     詳細を見る

  • 茨城大学 こうがく祭

    2018年11月

     詳細を見る

  • 第2回 理科教育懇談会

    2018年8月

     詳細を見る

  • 茨城大学工学部 オープンキャンパス

    2018年7月

     詳細を見る

▼全件表示

メディア報道

学術貢献活動

  • The Fifth Asian Workshop of Experiment and Theory in ,Quantum Beam Molecular Sciences (SSWIU2023) and Third International Seminar on CRERC 国際学術貢献

    役割:企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等, 監修

    Seiji Mori, Hiroyuki Nishikawa  ( Online ) 2023年10月

     詳細を見る

    種別:学会・研究会等 

    researchmap

  • ISQBS2022実行委員 国際学術貢献

    役割:企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等

    2022年12月

     詳細を見る

    種別:学会・研究会等 

    researchmap

  • 分子科学会速報メール配信担当

    2022年10月 - 2024年9月

     詳細を見る

    種別:学会・研究会等 

    researchmap

  • 6th Japan-Thai Online-Workshop,on Theoretical and Computational,Chemistry 国際学術貢献

    役割:パネル司会・セッションチェア等

    2021年12月

     詳細を見る

    種別:学会・研究会等 

    researchmap

  • Sakura Science Workshop at Ibaraki University 2021 (SSWIU2021) 国際学術貢献

    役割:企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等, 監修

    Seiji Mori, Hiroyuki Nishikawa  ( Online ) 2021年10月 - 2021年11月

     詳細を見る

    種別:学会・研究会等 

    researchmap

  • 理論化学討論会

    役割:企画立案・運営等, 審査・評価

    京都大学 大学院工学研究科 分子理論化学講座  2021年5月

     詳細を見る

    種別:学会・研究会等 

    researchmap

  • 理論化学討論会

    役割:企画立案・運営等, 審査・評価

    京都大学 大学院工学研究科 分子理論化学講座  2021年2月 - 2021年5月

     詳細を見る

    種別:学会・研究会等 

    researchmap

▼全件表示