TANIGUCHI, Takuya

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Affiliation

Affiliated organization, Center for Data Science

Job title

Associate Professor(non-tenure-track)

Mail Address

E-mail address

Homepage URL

https://www.aoni.waseda.jp/takuya.taniguchi/index.html

Concurrent Post 【 display / non-display

  • Affiliated organization   Global Education Center

Education 【 display / non-display

  • 2014.04
    -
    2019.03

    Waseda University   Graduate School of Advanced Science and Engineering   Department of Advanced Science and Engineering  

  • 2009.04
    -
    2014.03

    Waseda University   School of Advanced Science and Engineering   Department of Life Science and Medical Bioscience  

Degree 【 display / non-display

  • 2019.03   Waseda University   Doctor of Engineering

Research Experience 【 display / non-display

  • 2021.04
    -
    Now

    Waseda University   Center for Data Science   Associate Professor (without tenure)

  • 2019.04
    -
    2021.03

    Waseda University   Center for Data Science   Assistant Professor (without tenure)

  • 2017.04
    -
    2019.03

    Japan Society for the Promotion of Science

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Structural organic chemistry and physical organic chemistry

  • Organic functional materials

Papers 【 display / non-display

  • Reformation of Thalidomide from its Hydrolysis Compound via Intramolecular Dehydration

    Takuya Taniguchi, Miri Nakamura, Koichi Tsutao, Kohei Otogawa, Yoshiyuki Ogino, Toru Asahi

    Chemistry Letters    2021.04  [Refereed]

    Authorship:Lead author

    DOI

  • Actuation performance of a photo-bending crystal modeled by machine learning-based regression

    Kazuki Ishizaki, Ryota Sugimoto, Yuki Hagiwara, Hideko Koshima, Takuya Taniguchi, Toru Asahi

    CrystEngComm    2021  [Refereed]  [Invited]

    Authorship:Corresponding author

     View Summary

    <p>The bending deflection and blocking force of photo-bending crystals of different sizes were experimentally measured at various light intensities, and then modeled by the machine learning-based regression.</p>

    DOI

  • Crystal actuator based on a thermal phase transition and photothermal effect

    Yuki Hagiwara, Takuya Taniguchi, Toru Asahi, Hideko Koshima

    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C   8 ( 14 ) 4876 - 4884  2020.04  [Refereed]

     View Summary

    Mechanically responsive materials have been increasingly explored, mainly in terms of photoisomerization. Here, we report the bending actuation of salicylideneaniline crystals induced by a thermal phase transition and photothermal effect. Long rod-like crystals bent reversibly on repeated heating and cooling near the transition temperature. The bend motion was also induced by the photothermal effect under ultraviolet (UV) and visible light irradiation, with and without phase transition. The photothermal-based temperature rise at the irradiated site of the crystal edge resulted in localised elongation near the crystal surface and slight bending due to the temperature gradient in the thickness direction. This bending motion was amplified by tip displacement at the opposite end of the long rod-like crystal. Finally, high-frequency bending actuation of 25 Hz was achieved by pulsed UV irradiation. Thus, the results of this study demonstrate the potential and versatility for mechanical crystal development based on the photothermal effect.

    DOI

  • Statistical Modeling of Photo-Bending Actuation of Hybrid Silicones Mixed with Azobenzene Powder

    Takuya Taniguchi, Loic Blanc, Toru Asahi, Hideko Koshima, Pierre Lambert

    ACTUATORS   8 ( 4 )  2019.12  [Refereed]

    Authorship:Lead author, Corresponding author

     View Summary

    Mechanically responsive materials are promising as next-generation actuators for soft robotics, but have scarce reports on the statistical modeling of the actuation behavior. This research reports on the development and modeling of the photomechanical bending behavior of hybrid silicones mixed with azobenzene powder. The photo-responsive hybrid silicone bends away from the light source upon light irradiation when a thin paper is attached on the hybrid silicone. The time courses of bending behaviors were fitted well with exponential models with a time variable, affording fitting constants at each experimental condition. These fitted parameters were further modeled using the analysis of variance (ANOVA). Cubic models were proposed for both the photo-bending and unbending processes, which were parameterized by the powder ratio and the light intensity. This modeling process allows such photo-responsive materials to be controlled as actuators, and will possibly be effective for engineering mechanically responsive materials.

    DOI

  • Photomechanical Azobenzene Crystals

    Takuya Taniguchi, Toru Asahi, Hideko Koshima

    CRYSTALS   9 ( 9 )  2019.09  [Refereed]

    Authorship:Lead author

     View Summary

    Photomechanically responsive materials are promising candidates for future smart actuator applications. The photo-responsive behaviors originate from the photoisomerization of photochromic molecules. A typical photochromic compound, azobenzene, has been studied extensively in the solution state and has played a crucial role in the photomechanical behaviors of materials such as polymers and gels, via chemical bridging with their matrix. In contrast to polymers and gels, the photomechanical attributes of molecular crystals have not progressed to the same degree, due to their rigidity and fragility. However, the past decade has witnessed an increasing number of reports of the photomechanical motion of molecular crystals, including azobenzene crystals. This paper reviews the current state-of-the-art of mechanically responsive azobenzene crystals, including the history, crystal design strategy, and future promising applications.

    DOI

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Awards 【 display / non-display

  • 井上研究奨励賞

    2019.12   井上科学振興財団  

  • Ono Azusa Memorial Award

    2019.03   Waseda University  

  • 学生講演賞

    2019.03   日本化学会第99春季年会  

  • Poster Presentation Award

    2017.07   Chirality 2017  

  • poster prize

    2017.04   ICCOSS XXIII  

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Research Projects 【 display / non-display

  • 光トリガー相転移によるメカニカルソフトクリスタルの創製

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    Project Year :

    2020.04
    -
    2022.03
     

    谷口 卓也

  • 革新的な固体材料の創出に向けたMI基盤技術の開発

    早稲田大学―ENEOS シーズ探索研究助成

    Project Year :

    2021.07
    -
    2022.03
     

    Authorship: Principal investigator

  • Quantitative analysis and function development of molecular crystals with photo-triggered phase transition

    Grant-in-Aid for Research Activity start-up

    Project Year :

    2019.08
    -
    2021.03
     

    Authorship: Principal investigator

  • 光と熱によって自由に動き回るメカニカル結晶の開発

    特別研究員奨励費

    Project Year :

    2017.04
    -
    2019.03
     

    谷口 卓也

    Authorship: Principal investigator

     View Summary

    当該年度までに、光トリガー相転移という興味深い現象を見出していたため、当該年度はその光トリガー相転移について詳細に調べ、発現機構を明らかにした。光トリガー相転移は、熱的な構造相転移が起きる光反応性結晶において発見された現象である。この結晶は2度の構造相転移が起こり、温度変化に応じてα、β、γ相の間を変化できる。
    これまでに-50℃で結晶に光照射すると光トリガー相転移が起きることは見出していた。これはβ相の結晶に光を当てるとγ相の結晶構造に変化することを意味する。新たに、α相およびγ相の結晶に光照射したところ、光トリガー相転移は起こらず、結晶相は変化しなかった。したがって、光トリガー相転移はβ相において特有の現象であることがわかった。
    このβ相からγ相への光トリガー相転移の発現機構を考察するため、光異性化による生成物trans-keto体の分子構造を量子化学計算により最適化した。その結果、元のenol体とは二面角が大きく異なり、光異性化による構造変化が大きいことがわかった。この分子構造変化が結晶中で起きると、trans-keto体は周りの分子にひずみを与えると考えられる。実際の結晶において、光照射前は全ての分子がEnol体である。光照射すると、照射面から光異性化が進行し、trans-keto体ができ、ひずみを与え始める。ある程度trans-keto体が生成すると、そのひずみを解消するように結晶全体の構造がドミノ倒しのように進む。これが、光トリガー相転移の発現機構である。この時、β相からγ相へのエネルギー障壁が0.2 kJ/molと小さいことも光トリガー相転移の発現に寄与していると考えられる。
    光照射によって、光異性化と光トリガー相転移を起こすことができ、それらを組み合わせた複雑なメカニカル機能を創出することができた。

  • 光駆動型医療用カテーテルの開発

    Project Year :

    2016.06
    -
    2017.03
     

    谷口卓也

    Authorship: Principal investigator

Specific Research 【 display / non-display

  • メカニカル結晶と高分子のハイブリッド化によるアクチュエータ材料創製

    2020  

     View Summary

    本研究は、メカニカル有機結晶の長所と高分子の長所を合わせもった、光屈曲性ハイブリッド材料を創製することを目的とし、メカニカル結晶の出力最適化手法の開発およびハイブリッド化の高分子検討を行った。 メカニカル結晶の光屈曲を結晶サイズ・光照射強度を変えて観察し、撮影した動画から先端変位の時間変化を得た。時系列データから得た特徴量に対して回帰分析を行うことで、屈曲挙動を表す数理モデルを構築することができた。 このメカニカル結晶を高分子PVDF-HFPに様々な比率で混合した。高い混合比では均一なハイブリッド膜を得ることができず、比較的低い混合比の方がハイブリッド膜作製において最適であることが分かった。

  • 統計的機械学習に基づく有機結晶の構造相転移予測と設計

    2020  

     View Summary

    構造相転移は結晶構造が変化する現象であり、種々の機能を創発・制御することができため工学的に重要であるにも関わらず、構造相転移の発現を理論計算によって予測することは困難であった。そこで本研究では、構造相転移を発現する有機結晶を予測・設計することを目的とし、構造相転移に関係する記述子を検討した。 分子間相互作用エネルギー(以下E_i)および格子エネルギー(以下E_l)を計算した結果、構造相転移を発現する結晶は相転移温度を境にして不連続に変化したE_iが存在した。一方、構造相転移を発現しない結晶ではE_iおよびE_lは線形に変化した。これらの結果により、E_iやE_lの温度依存性の挙動から相転移の有無を区別できることが分かった。

  • 機械学習による構造相転移する有機結晶の開拓

    2019  

     View Summary

    The structural phase transition of molecular crystals is a mechanism to exhibit and/or regulate materials’ properties such as electromagnetic effects and actuation response. While the development of crystals with phase transition is of substantial importance, it has been still difficult to predict the occurrence which molecular crystals afford the rare phenomenon. To solve this problem, I tried to find efficient descriptors to account for a structural phase transition. In the first step, I compared available crystallographic software as to usability and interpretability. I tested COMPACK implemented in Mercury, XPac, CrystalCMP, CrystalExplore. Based on the comparison of some crystal data, XPac was useful to compare a small number of isostructural crystals, and CrystalCMP was useful for dendrogram visualization when the amount of data is much more. CrystalExplore can visualize intermolecular interaction as Hirshfeld surface and plot.&nbsp; It has an advantage in the interpretability of structural factors for a phase transition. Currently, some polymorphic crystals data are analyzed by the visualization and the obtained descriptors with these software.

 

Syllabus 【 display / non-display

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