畑中　美穂 （ ハタナカ　ミホ ）

Hatanaka, Miho

写真a

所属（所属キャンパス）

理工学部 化学科 （ 矢上 ）

職名

教授

外部リンク
Scopus 論文情報  
総論文数: 65 総引用数: 2265 h-index: 21

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その他の所属・職名 【 表示 ／ 非表示 】

  • 分子科学研究所, 准教授（クロスアポイントメント）

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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2009年04月
    -
    2010年03月

    慶應義塾大学, 大学院理工学研究科,  助教（有期・研究奨励）

  • 2011年04月
    -
    2015年03月

    京都大学, 福井謙一記念研究センター, 福井センターフェロー

  • 2015年04月
    -
    2017年03月

    近畿大学, 理工学部理学科化学コース, 助教

  • 2015年12月
    -
    2019年03月

    JSTさきがけ, 研究員（兼任）

  • 2017年04月
    -
    2020年03月

    奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構（兼 端科学技術研究科・データ駆動型サイエンス創造センター) , 特任准教授

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2002年04月
    -
    2006年03月

    慶應義塾大学, 理工学部, 化学科

    大学, 卒業, その他

  • 2006年04月
    -
    2008年03月

    慶應義塾大学, 大学院 理工学研究科,  基礎理工学専攻 修士課程

    大学院, 修了, 修士

  • 2008年04月
    -
    2011年03月

    慶應義塾大学, 大学院 理工学研究科,  基礎理工学専攻 後期博士課程

    大学院, 修了, 博士後期

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 博士（理学）, 慶應義塾大学, 課程, 2011年03月

    Theoretical study on the f－f transition intensities of lanthanide trihalide systems

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • ナノテク・材料 / 基礎物理化学 （理論化学・計算化学・情報化学）

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • 量子化学計算

  • マテリアルズ・インフォマティクス

  • 反応経路自動探索

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研究テーマ 【 表示 ／ 非表示 】

  • 理論・計算・情報化学を駆使した機能性材料の理解と設計, 

    2020年
    -
    継続中

  • 特徴量データベースの構築による機能性材料開発の加速, 

    2020年
    -
    継続中

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • An Approximate Method for Exploring Nonradiative Decay Pathways From Highly Excited States of Lanthanide Complexes: Application to Luminescent Cerium Complexes

    Ikuta S., Inagaki T., Hatanaka M.

    Journal of Computational Chemistry 47 （ 5 ）  2026年02月

    ISSN  01928651

    　概要を見る

    The exploration of minimum energy crossing points (MEXs) between potential energy surfaces (PESs) is essential for understanding nonradiative decay mechanisms and plays a key role in the design of photofunctional materials. In lanthanide (Ln<sup>3+</sup>) complexes, however, the presence of open-shell 4f<sup>N</sup> electrons leads to quasi-degenerate electronic states, making MEX searches particularly challenging. To describe the PESs of 4f-5d or charge-transfer excited states (i.e., 4f<sup>N−1</sup>X excited states) of Ln<sup>3+</sup> complexes, we propose a new approximation, the ion energy shift (IES) method. In this approach, the 4f<sup>N−1</sup>X excited state is represented using density functional theory (DFT) with the large-core relativistic effective core potential (RECP) for Ln<sup>4+</sup>, which has a higher formal charge than the actual ion (Ln<sup>3+</sup>), and the PES is shifted to reproduce the target excitation energy. In this study, we validate the IES method against the multiconfigurational wavefunction results and apply it to elucidate the origin of the different excited-state lifetimes of hydrated Ce<sup>3+</sup> complexes with and without coordination of a carboxylate ligand.

  • Comprehensive Molecular-Level Understanding of MgO Hydration through Computational Chemistry

    Inagaki T., Hatanaka M.

    Journal of Physical Chemistry C 130 （ 3 ） 1312 - 1326 2026年01月

    ISSN  19327447

    　概要を見る

    The hydration of magnesium oxide (MgO) to magnesium hydroxide (Mg(OH)<inf>2</inf>) is a fundamental solid-surface chemical reaction with significant implications for materials science. Yet its molecular-level mechanism from water adsorption to Mg(OH)<inf>2</inf> nucleation and growth remains elusive due to its complex and multistep nature. Here, we elucidate the molecular process of MgO hydration based on structures of the MgO/water interface obtained by a combined computational chemistry approach of potential-scaling molecular dynamics simulations and first-principles calculations without any a priori assumptions about reaction pathways. The result shows that the Mg<sup>2+</sup> dissolution follows the dissociative water adsorption. We find that this initial dissolution can proceed exothermically even from the defect-free surface with an average activation barrier of ∼12 kcal/mol. This exothermicity depends crucially on the stabilization of the resulting surface vacancy, achieved by proton adsorption onto neighboring surface oxygen atoms. Further Mg<sup>2+</sup> dissolution then occurs in correlation with proton penetration into the solid. Moreover, we find that the Mg(OH)<inf>2</inf> nucleation and growth proceeds according to the dissolution–precipitation mechanism, rather than a solid-state reaction mechanism involving a direct topotactic transformation. In this process, Mg<sup>2+</sup> ions migrate away from the surface and form amorphous Mg–OH chains as precursors for Mg(OH)<inf>2</inf> nucleation. We also demonstrate that sufficient water facilitates the formation of more ordered crystalline nuclei. This computational study provides a comprehensive molecular-level understanding of MgO hydration, representing a foundational step toward elucidating the mechanisms of this class of complex and multistep solid-surface chemical reactions.

  • Investigation on regulated copolymer composition in free-radical flow polymerization through tube length variation

    Nag A., Wakiuchi A., Takasuka S., Asano S., Hashizume R., Hatanaka M., Miyao T., Ohnishi Y., Matsubara T., Ando T., Sugawara T., Fujii M., Ajiro H.

    MRS Communications 15 （ 6 ） 1122 - 1128 2025年12月

    ISSN  21596859

    　概要を見る

    This study focuses on optimizing free-radical copolymerization in a flow system, emphasizing control over monomer composition—a key factor in industrial applications that require homogeneous products and high conversion. Tubes of varying lengths (2.5 m, 5 m, 7.5 m, 10 m) were used to investigate time-dependent variables under random polymerization conditions. Using a method previously shown to achieve precise 50:50 copolymer compositions with styrene and methyl methacrylate, the same was applied in flow conditions. While copolymer composition remained stable, monomer conversion rates varied with tube length and molecular weights were comparable, demonstrating the process’s industrial relevance and tunability.

  • Multi-objective Bayesian Optimization for Experimental Design in Copolymerization and Revealing Chemical Mechanism of Pareto Fronts

    Yamada, H; Takasuka, S; Oikawa, S; Harashima, Y; Takayama, T; Nag, A; Wakiuchi, A; Ando, T; Sugawara, T; Hatanaka, M; Miyao, T; Matsubara, T; Ohnishi, YY; Ajiro, H; Fujii, M

    ACS APPLIED ENGINEERING MATERIALS 3 （ 8 ） 2402 - 2415 2025年08月

    ISSN  2771-9545

  • Mechanistic elucidation of enzymatic C-glycosylation: facilitation by proton transfer to UDP-glucose

    Terada D., Inagaki T., Hatanaka M.

    Rsc Advances 15 （ 35 ） 28592 - 28600 2025年08月

    　概要を見る

    C-Glycosyltransferases have garnered attention owing to their ability to synthesize C-glycosides with high conversion and selectivity in one-pot reactions. Their potential in rational enzyme engineering makes them valuable for the synthesis of diverse C-glycosides. However, the detailed reaction mechanism remains unclear. To address this, we investigated the C-glycosylation of phloretin catalyzed by the glycosyltransferase GgCGT in the presence of the coenzyme UDP-glucose. Using density functional theory (DFT) calculations on a cluster model, we identified the most favorable pathway for C-glycosylation. The reaction proceeds via an initial proton transfer from phloretin to UDP-glucose, followed by the nucleophilic attack of phloretin on the glucose moiety and subsequent dissociation of UDP in an S<inf>N</inf>2-like manner. The S<inf>N</inf>2 step yields a non-aromatic intermediate, which can be rapidly converted to C-glycoside even without an enzymatic environment. The key residue that facilitates the rate-determining S<inf>N</inf>2 step is His-27, which stabilizes phloretin via hydrogen bonding. Additionally, to clarify why alternative products such as O-glycosides are not formed, we also investigated the O-glycosylation pathway. Our calculations revealed that O-glycosylation was promoted by proton transfer from UDP-glucose, like C-glycosylation, but was suppressed by structural fixation due to hydrogen bonding among phloretin, glucose, and GgCGT.

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

  • A descriptor database for metal-phosphorus complexes to evaluate the catalytic abilities using machine learning

    M. Hatanaka

    [国際会議]  The 8th Japan-Czech-Slovakia (JCS) International Symposium on Theoretical Chemistry （Sapporo） , 

    2024年06月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

  • Excited states of cerium photocatalysts through a machine learning lens

    M. Hatanaka

    [国際会議]  The 5th conference of Theory and Applications of Computational Chemistry (TACC2023) （Sapporo） , 

    2023年09月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

  • Phosphorescent Intensity of Cyclometalated Iridium(III) Complexes: A Combined DFT and Machine Learning Approach

    M. Hatanaka

    [国際会議]  The 31st International Conference on Photochemistry (ICP2023) （Sapporo） , 

    2023年06月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

  • Elucidation of mechanism and extraction of key for hybrid catalytic systems based on the automated reaction path search method

    M. Hatanaka

    [国際会議]  The 3rd International Symposium on Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand （Nagoya） , 

    2022年06月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

  • Activation energy database for catalyst screening

    M. Hatanaka

    [国際会議]  5th China-Japan-Korea Workshop on Theoretical & Computational Chemistry (CJK-WTCC-V) ( （Online） , 

    2021年11月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • 金属錯体触媒データベースの構築による触媒開発の加速

    2024年04月
    -
    2026年03月

    学術変革領域研究(A) , 補助金,  研究代表者

  • 電解発生活性化学種の利用による新物質変換系の構築

    2023年04月
    -
    2026年03月

    基盤研究(A), 補助金,  研究分担者

  • データ駆動科学によるスマートスケーラブルケミストリーの確立

    2021年06月
    -
    2024年03月

    NEDO先導研究プログラム, 研究分担者

  • フラーレンC60の赤外発光メカニズムと宇宙存在度

    2020年04月
    -
    2024年03月

    基盤研究(C), 研究分担者

  • σおよびπ二重芳香族性および二重非局在系の創製と展開

    2018年04月
    -
    2021年03月

    基盤研究(A), 研究分担者

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Works 【 表示 ／ 非表示 】

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • ナイスステップな研究者2021

    2021年, 文部科学省 科学技術・学術政策研究所（NISTEP）, 化学的性質を活かした近似計算方法の開発と応用－機能性材料の理解の深化と効率的設計を目指して－

  • 第9回日本化学会女性化学者奨励賞

    2021年, 日本化学会, 理論・計算化学による機能性希土類材料の機構解明と分子設計

    受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 第12回分子科学会奨励賞

    2019年, 分子科学会, 理論的材料設計に向けたランタノイド励起状態の近似的記述法の開発

  • 第11回PCCP Prize

    2017年, 英国王立化学会, Theoretical Study on the Lanthanide Chemistry: Structural Fluctuation, Catalytic Ability, and Luminescence

  • 第7回分子科学討論会(京都)2013 分子科学会優秀講演賞

    2013年

    受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • 基礎理工学特別研究第２

    2025年度

  • 基礎理工学特別研究第１

    2025年度

  • 現代化学概論

    2025年度

  • 電子状態理論（物理化学第３）

    2025年度

  • 計算化学特論

    2025年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • マテリアル・インフォマティクス特論

    奈良先端科学技術大学院大学

    2018年
    -
    2020年
    , 

    春学期, 大学院専門科目, 講義, 専任, 12時間

  • Materials Informatics

    奈良先端科学技術大学院大学

    2018年
    -
    2019年
    , 

    秋学期, 大学院専門科目, 講義, 専任, 12時間

  • データサイエンスPBL II

    奈良先端科学技術大学院大学

    2018年
    -
    2019年
    , 

    大学院専門科目, 演習, 兼担, 12時間

  • データサイエンスPBL I

    奈良先端科学技術大学院大学

    2018年
    -
    2019年
    , 

    大学院専門科目, 演習, 兼担, 12時間

  • Data Science Ⅱ

    奈良先端科学技術大学院大学

    2018年
    -
    2019年
    , 

    講義, 兼担, 1時間

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教育活動及び特記事項 【 表示 ／ 非表示 】

  • 基礎科学チュートリアル：すぐできるマテリアルズ・インフォマティクス －材料×機械学習の融合－の教材作成

    2023年10月
    -
    2023年11月

    , 教科書・教材の開発

    　内容を見る

    Pre-KEIO TECHNO-MALL 2023における機械学習に関する教材の作成
    https://github.com/hatanaka-lab/Getting_started_with_MI

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社会活動 【 表示 ／ 非表示 】

  • Girls Science Club 2023

    2023年08月
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メディア報道 【 表示 ／ 非表示 】

  • 三菱ケミカルなど、量子コンピュータを用いた光機能性物質向け計算法を開発

    マイナビニュース , 2023年02月

  • 「化学とAI融合」推進の処方箋　CSTI有識者議員懇で慶大の畑中准教授が提案

    科学新聞, 2022年07月

  • 慶応大学 人工光合成 量子化学とMIで挑む

    化学工業日報, 2021年05月

  • 炭化水素から有機分子　東大など 医薬品製造が安価に

    日経産業新聞, 2019年01月

  • ミクロな世界　スパコンで見る

    読売新聞（奈良版）, 2018年02月

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学術貢献活動 【 表示 ／ 非表示 】

  • 第25回理論化学討論会実行委員会

    2023年05月

  • 第16回分子科学討論会2022横浜実行委員会

    2022年09月

  • シンポジウム「化学反応経路探索のニューフロンティア2022」世話人代表

    2022年09月

  • 34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics（第34回化学反応討論会）実行委員

    2018年06月

  • 異分野融合ワークショップ「データ科学との融合による化学の新展開」主催

    2018年03月

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

  • 理論化学会, 

    2019年08月
    -
    継続中

  • 日本希土類学会, 

    2018年02月
    -
    継続中

  • 分子科学会, 

    2008年10月
    -
    継続中

  • 日本化学会, 

    2007年12月
    -
    継続中
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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2023年05月
    -
    継続中

    文部科学省 量子科学技術委員会委員

  • 2023年04月
    -
    継続中

    JST ACT-X「トランススケールな理解で切り拓く革新的マテリアル」領域アドバイザー

  • 2023年03月
    -
    継続中

    日本化学会関東支部幹事

  • 2022年03月
    -
    継続中

    NEDO「機能性化学品の連続精密生産プロセス技術の開発」プロジェクト技術推進委員

  • 2021年10月
    -
    継続中

    理論化学会幹事

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