Updated on 2026/03/16

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TAKASHIMA, Chinami
 
Affiliation
Faculty of Science and Engineering, School of Advanced Science and Engineering
Job title
Assistant Professor(without tenure)
Degree
doctor of science ( 2024.03 Waseda University )
master of science ( 2021.03 Waseda University )
bachelor of science ( 2019.03 Waseda University )

Professional Memberships

  • 2020.09
    -
    Now

    Japan Society for Molecular Science

  • 2019.07
    -
    Now

    Japan Society of Theoretical Chemistry

  • 2018.11
    -
    Now

    The Chemical Society of Japan

Awards

  • BCSJ Award for Poster Presentation

    2025.05   11th Triennial Conference on Molecular Quantum Mechanics (MQM 2025)   Scalable Parallel Algorithms of Two-Electron Integrals in Two-Component Relativistic Theory

  • the Best Presentation Award

    2024.10   The 18th Annual Meeting of Japan Society for Molecular Science   Acceleration of two-component relativistic theory using element-based algorithm of local unitary transformation and parallel computing

  • 博士学位賞

    2024.03   早稲田大学化学・生命化学科   Development of picture-change corrected relativistic quantum chemical methods and its applications to homogeneous catalytic reactions

  • Poster Prize Award from HPC Systems Inc.

    2023.09   Theory and Applications of Computational Chemistry (TACC2023)   Long-range corrected density functional theory calculation with the infinite-order two-component Hamiltonian

  • Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) Poster Award

    2023.02   the 10th edition of the conference of the Asia Pacific Association of Theoretical and Computational Chemistry (APATCC-10)   Implementation of picture-change corrected density functional theory based on infinite-order two-component relativistic method into GAMESS program

  • 2020年度関根吉郎賞

    2021.03   早稲田大学稲化会  

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Papers

  • Role of picture change correction in relativistic density functional theory: an analogy with coupled cluster theory

    Hiromi Nakai, Chinami Takashima

    Chemistry Letters    2025.04

    　View Summary

    <jats:title>Abstract</jats:title>
    <jats:p>Relativistic density functional theory (RDFT) plays a vital role in electronic structure calculations of heavy-element compounds, where accurate electron density evaluation is essential. We demonstrate that picture change correction (PCC) in RDFT is conceptually analogous to corrections in coupled-cluster theory and that neglecting PCC leads to inconsistencies in electron density evaluation. This work underscores the need to incorporate PCC in RDFT to improve accuracy. Future research should focus on developing computationally efficient schemes to implement PCC without significantly increasing the cost of RDFT calculations.</jats:p>

    DOI

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  • Parallelization of Two-Electron Integrals in Spin-Free Infinite-Order Two-Component Hamiltonian

    Chinami Takashima, Hiromi Nakai

    Journal of Chemical Theory and Computation    2025.03

    DOI

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  • Evaluation of picture change effects on fractional occupation number states in noble gas atoms

    Chinami Takashima, Hiromi Nakai

    Theoretical Chemistry Accounts    2024.02

    DOI

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  • Range Separation Method for Density Functional Theory Based on Two-Electron Infinite-Order Two-Component Hamiltonian

    Chinami Takashima, Hiromi Nakai

    Journal of Chemical Theory and Computation    2024.01

    DOI

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    1
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    (Scopus)

  • Theoretical Research on Selective C–H Activation of 8-methylquinoline with Transition Metal Catalysts

    Shuto HOSHINO, Chinami TAKASHIMA, Yuto HORIO, Takanori SHIBATA, Hiromi NAKAI

    Journal of Computer Chemistry, Japan    2024

    DOI

  • Matrix-decomposed two-electron integrals in the infinite-order two-component Hamiltonian

    Chinami Takashima, Hiromi Nakai

    Chemical Physics Letters    2023.10

    DOI

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    3
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    (Scopus)

  • Experimental and Theoretical Evidence for Relativistic Catalytic Activity in C–H Activation of N-Phenylbenzamide Using a Cationic Iridium Complex

    Chinami Takashima, Hisaki Kurita, Hideaki Takano, Yasuhiro Ikabata, Takanori Shibata, Hiromi Nakai

    The Journal of Physical Chemistry A    2022.10

    DOI

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    2
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    (Scopus)

  • Dynamic hetero-metallic bondings visualized by sequential atom imaging

    Minori Inazu, Yuji Akada, Takane Imaoka, Yoko Hayashi, Chinami Takashima, Hiromi Nakai, Kimihisa Yamamoto

    Nature Communications    2022.05

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    <jats:title>Abstract</jats:title><jats:p>Traditionally, chemistry has been developed to obtain thermodynamically stable and isolable compounds such as molecules and solids by chemical reactions. However, recent developments in computational chemistry have placed increased importance on studying the dynamic assembly and disassembly of atoms and molecules formed in situ. This study directly visualizes the formation and dissociation dynamics of labile dimers and trimers at atomic resolution with elemental identification. The video recordings of many homo- and hetero-metallic dimers are carried out by combining scanning transmission electron microscopy (STEM) with elemental identification based on the Z-contrast principle. Even short-lived molecules with low probability of existence such as AuAg, AgCu, and AuAgCu are directly visualized as a result of identifying moving atoms at low electron doses.</jats:p>

    DOI

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    16
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    (Scopus)

  • Photoexcited charge manipulation in conjugated polymers bearing a Ru(<scp>ii</scp>) complex catalyst for visible-light CO2 reduction

    Akinobu Nakada, Ryuichi Miyakawa, Ren Itagaki, Kosaku Kato, Chinami Takashima, Akinori Saeki, Akira Yamakata, Ryu Abe, Hiromi Nakai, HO-CHOL CHANG

    Journal of Materials Chemistry A    2022

    　View Summary

    <jats:p>Photoexcited charge manipulation was demonstrated by molecular engineering in conjugated polymers, bearing a Ru(<jats:sc>ii</jats:sc>) complex as the CO<jats:sub>2</jats:sub> reduction photocatalyst.</jats:p>

    DOI

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    10
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  • Database-assisted local unitary transformation method for two-electron integrals in two-component relativistic calculations

    Chinami Takashima, Junji Seino, Hiromi Nakai

    Chemical Physics Letters   777   138691 - 138691  2021.08

    DOI

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    5
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    (Scopus)

  • Implementation of Picture Change Corrected Density Functional Theory Based on Infinite-Order Two-Component Method to GAMESS Program

    Chinami TAKASHIMA, Junji SEINO, Hiromi NAKAI

    Journal of Computer Chemistry, Japan   19 ( 4 ) 128 - 130  2020

    DOI

  • カチオン性イリジウム触媒を用いた均一系触媒反応における相対論効果

    Chinami TAKASHIMA, Yasuhiro IKABATA, Hisaki KURITA, Hideaki TAKANO, Takanori SHIBATA, Hiromi NAKAI

    Journal of Computer Chemistry, Japan   18 ( 3 ) 136 - 138  2019

    DOI

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Presentations

  • Divide-and-Conquer Method Using Two-particle Reduced Density Matrix to Incorporate Static Correlation

    Chinami Takashima  [Invited]

    7th China-Japan-Korea workshop on theoretical and computational chemistry (CJK-WTCC-VII) 

    Presentation date： 2025.11

  • Development of Accurate and Efficient Relativistic Methods Based on Spin-free Infinite-order Two-Component Hamiltonian

    Chinami Takashima, Hiromi Nakai  [Invited]

    11th Asia Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry (APCTCC-11) 

    Presentation date： 2025.04

Misc

  • 研究室紹介「早稲田大学 先進理工学部 化学・生命化学科 中井浩巳 (電子状態理論) 研究室」

    髙島千波, 西村龍星

    理論化学会誌「フロンティア」   7 ( 1 ) 41 - 49  2025.01

    Article, review, commentary, editorial, etc. (other)  

 

Internal Special Research Projects

  • 大規模量子化学計算に向けた2体縮約密度行列にもとづく電子相関計算手法の開発

    2025  

    　View Summary

    量子化学計算は分子物性や化学反応を理論的に予測できる手法のひとつである。大規模系に適用するには計算コストが膨大となるため、計算精度を維持したまま計算を効率的に行う手法が必要である。分割統治法は、系を部分系に分割し得られた結果を統合することで計算コストを削減するための有力な手法である。しかし、結合解離が関わる反応や電子移動を伴う反応で重要となる静的電子相関は長距離的な効果を含んでいるため、従来の分割統治法では記述することが困難である。そこで本研究では静的電子相関を取り込んだ分割統治法の開発を目的とした。電子波動関数の積の2電子に関する積分として定義される2体縮約密度行列に着目し、密度行列分割型の分割統治法とエネルギー分割型の分割統治法を組み合わせた。2体縮約密度行列を1体縮約密度行列の積で表される項と、4階テンソルであるcumulant項に分け、それぞれの局所性に着目することで、定式化とプログラム実装を行った。水素鎖モデルを用いた数値検証の結果、静的電子相関が重要となる結合解離領域において、開発した手法は厳密解を化学的精度で再現することがわかった。本研究成果を国際会議における招待講演とポスター発表、国内会議における口頭発表で報告した。

  • 分割統治型配置間相互作用法の開発

    2025  

    　View Summary

    分子物性や化学反応を理論的に予測できる手法のひとつである量子化学計算は、計算対象の大きさに伴って計算コストが指数関数的に増大する。そのため計算精度を損なわずに計算コストを削減する手法が求められている。分割統治法は計算対象となる系全体を部分系に分割し、部分系に対して得られた結果を統合することで全系に対する結果を得る手法である。これまでHartree–Fock法や2次摂動法、結合クラスター法などで計算コストの低スケーリング化を達成してきた。本研究では分割統治法を、複数の電子配置の線型結合で多電子波動関数を表現する配置間相互作用 (CI) 法へ拡張することを目的とした。電子波動関数の積を任意の電子に関して積分することで定義される縮約密度行列に着目した。部分系に対してCI方程式を解いて得られた部分系の縮約密度行列を重ね合わせることで全系に対する縮約密度行列を構成し、これを用いて全系のエネルギーを見積もった。水素鎖モデルを用いた数値検証の結果、結合解離領域においては、開発した手法は少ない電子配置ですべての電子配置を考慮する完全CI法の解を化学的精度で再現することがわかった。また、層状水素モデルや環状水素モデルにも適用し、計算精度と提案手法の適用範囲を検討した。本研究成果を国際会議における招待講演とポスター発表、国内会議における口頭発表で報告した。

  • 2成分相対論に基づく量子化学計算の並列計算手法の開発と汎用プログラムへの公開

    2024  

    　View Summary

    化学現象を理論的に予測する手法のひとつである量子化学計算では、周期表の高周期に位置する元素を対象とするとき、相対論効果を取り込むことが必須となる。このような相対論的量子化学は膨大な計算コストを必要とするため効率的な計算手法を開発し、実用化することが求められている。本研究では相対論的量子化学のひとつである2成分相対論に基づき、大規模計算機クラスターによる並列計算を実行するための枠組みを開発した。2成分相対論の計算において律速となるのは電子間の相互作用を計算する2電子積分であり、計算時間は分子のサイズNに対してN5、データ量はN4に比例して増加する。そこで理論開発では2電子積分に着目し、電子に属する2つの基底関数の組に基づいて演算を計算機クラスターに割り振るアルゴリズムを開発した。プログラム実装は相対論効果の局所性に基づく線型スケーリング手法である局所ユニタリー変換と組み合わせて行った。また、2電子積分の膨大なデータ保存を回避するdirect SCF法も適用した。プログラムの並列性能は、1次元モデルである直鎖状のアスタチン化水素10量体と3次元モデルである正四面体型の金10量体を用いて検証し、実用に耐えうるパフォーマンスを示すことを確認した。実在系への適用としてプラチナ13核錯体[Pt13(C7H7)6]2+のエネルギー計算を行い、計算時間を計測した。[Pt13(C7H7)6]2+は積分のデータ量の観点から従来のプログラムでは計算が困難であったが、本研究で開発したプログラムによって実用的な計算環境および計算時間で取り扱うことが可能となった。以上の研究成果を原著論文としてJournal of Chemical Theory and Computation に出版した。当該論文はSupplementary Journal Coverに採用された。