JP2011076975A - Excitation energy predicting device, and excitation energy predicting method and program - Google Patents

Excitation energy predicting device, and excitation energy predicting method and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device which reduces time and cost-benefit load and predicts the exciting energy for a pigment, with full high accuracy. <P>SOLUTION: The exciting energy predicting device includes a holding means which holds correction information indicative of the relation between an exciting energy, for a reference pigment, obtained by an experiment and an excitation energy, for the reference pigment, that is calculated based on the chemical structure formula of the reference pigment using a molecular orbital method; an input-accepting means which accepts input of the chemical structure formula of a subject pigment for which an exciting energy is to be predicted; a calculating means which calculates the excitation energy for the subject pigment based on the chemical structure formula, by using the molecular orbital method; and a correction means which corrects the excitation energy, for the subject pigment, calculated by the calculating means, using the correction information held by the holding means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、励起エネルギー予測装置、励起エネルギー予測方法およびプログラムに関し、特に色素増感太陽電池等に用いられる色素の開発において、適当な励起エネルギーを持つ色素を低コストかつ高速にスクリーニングする技術に関する。   The present invention relates to an excitation energy prediction apparatus, an excitation energy prediction method, and a program, and more particularly to a technique for screening dyes having appropriate excitation energy at low cost and at high speed in development of dyes used for dye-sensitized solar cells and the like.

色素の設計では、望ましい吸収・発光を得るために励起エネルギーを最適化する必要がある。この励起エネルギーの最適化を行うにあたり、既存の色素なら文献値を参照することで励起エネルギーを知ることができるが、新規な色素の場合、実験などにより励起エネルギーを求める必要がある。   In designing the dye, it is necessary to optimize the excitation energy in order to obtain the desired absorption and emission. In optimizing the excitation energy, the excitation energy can be known by referring to literature values for existing dyes. However, in the case of a new dye, it is necessary to obtain the excitation energy by experiments or the like.

しかし、実験により励起エネルギーを求める場合、その色素を合成するための時間的・経済的負担が大きい。所望の励起エネルギーを有する新色素を開発するためには、多数の新色素を試し、望ましい色素に絞り込んでいくのが望ましいが、多数の新色素を有機合成してスクリーニングするのは時間的・経済的無駄が大きい。   However, when the excitation energy is obtained by experiments, the time and cost burden for synthesizing the dye is large. In order to develop new dyes with the desired excitation energy, it is desirable to try many new dyes and narrow down to the desired dyes. However, it is time-consuming and economical to screen many new dyes by organic synthesis. There is a lot of waste.

J.RidleyらTheoret.Chim.Acta 32巻、111ページ、1973年J. Ridley et al. Theoret. Chim. Acta 32, 111, 1973 K.HaraらJ.Phys.Chem.B 107巻、597ページ、2003年K. Hara et al. J. Phys. Chem. B 107, 597, 2003 K.HaraらJ.Phys.Chem.B 109巻、15476ページ、2005年K. Hara et al. J. Phys. Chem. B 109, 15476, 2005 Y.KurashigeらJ.Phys.Chem.A 111巻、5544ページ、2007年Y. Kurashige et al. J. Phys. Chem. A 111, 5544, 2007 太刀川達也、他3名、"New−γを用いた半経験的分子軌道法による縮合多環芳香族炭化水素の電子スペクトル計算"、[online]、[平成21年10月1日検索]、インターネット<http://polaris.hoshi.ac.jp/cicsj26/jfiles/JP05.pdf>Tatsuya Tachikawa and three others, "Electron spectrum calculation of condensed polycyclic aromatic hydrocarbons by semi-empirical molecular orbital method using New-γ", [online], [October 1, 2009 search], Internet <Http://polaris.hoshi.ac.jp/cicsj26/jfiles/JP05.pdf> その他参考情報「メロシアニン色素」、4−C有機色素系 表1、[online]、[平成21年10月1日検索]、インターネット<http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/solar_cell/4_c_1_b.htm>Other reference information “Merocyanine dye”, 4-C organic dye system Table 1, [online], [October 1, 2009 search], Internet <http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/ hyoujun_gijutsu / solar_cell / 4_c_1_b.htm>

そこで、分子軌道法を用いて色素の分子構造を仮定し、電子状態理論に基づく励起エネルギーを計算する手段が考えられる。しかし、例えば時間依存密度汎関数法などの非経験的手法の場合、計算時間の負担が大きいにもかかわらず、計算精度面で色素設計用途には十分でないことが多い。   Therefore, a means for calculating the excitation energy based on the electronic state theory by assuming the molecular structure of the dye using the molecular orbital method is conceivable. However, in the case of a non-empirical method such as a time-dependent density functional method, for example, in spite of a large calculation time burden, the calculation accuracy is often not sufficient for dye design applications.

ZINDO法などの半経験的分子軌道法(非特許文献1)の場合、非経験的分子軌道法の1000分の1程度の時間で多数の色素の励起エネルギーを算出することができ、時間的メリットは大きい。しかし、計算精度は非経験的手法よりもさらに低く、結果の信頼性に欠け、色素スクリーニングに適さないという問題がある。   In the case of a semi-empirical molecular orbital method such as the ZINDO method (Non-Patent Document 1), the excitation energy of a large number of dyes can be calculated in about one thousandth of the time of the non-empirical molecular orbital method. Is big. However, there is a problem that the calculation accuracy is lower than that of the non-empirical method, the result is not reliable, and is not suitable for dye screening.

また、例えば色素増感太陽電池に用いられる色素の設計では、励起エネルギーのピーク位置だけでなく吸収端のエネルギーの情報も必要となることがある(非特許文献2、非特許文献3)。色素は溶媒中などの凝縮系に存在するため、溶媒分子との相互作用により吸収・発光スペクトルは大きな不均一幅を持つ。このため吸収端はピーク位置から大きくずれることになる。最近、クマリン系色素などに対して励起エネルギーの吸収ピーク位置は時間依存密度汎関数法などの非経験的手法で調べられているが(非特許文献4)、線幅に対して効率的な非経験的計算をする適当な方法はないのが現状である。   For example, in designing a dye used in a dye-sensitized solar cell, not only the peak position of excitation energy but also information on the energy at the absorption edge may be required (Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3). Since the dye exists in a condensed system such as in a solvent, the absorption / emission spectrum has a large non-uniform width due to the interaction with the solvent molecule. For this reason, the absorption edge greatly deviates from the peak position. Recently, the absorption peak position of excitation energy for coumarin-based dyes and the like has been investigated by a non-empirical method such as a time-dependent density functional method (Non-Patent Document 4). There is currently no suitable method for empirical calculations.

本発明は、前記事情に鑑み、時間的・経済的負担を軽減し、十分な精度で色素の励起エネルギーを予測する装置を提供することを課題とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an apparatus that reduces the time and cost burden and predicts the excitation energy of a dye with sufficient accuracy.

本発明によれば、実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を保持する保持手段と、励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式の入力を受付ける入力受付手段と、前記化学構造式を基に、前記分子軌道法を用いて前記対象色素の励起エネルギーを算出する算出手段と、前記保持手段が保持する前記補正情報を利用して、前記算出手段が算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する補正手段と、を有する励起エネルギー予測装置が提供される。   According to the present invention, the correction indicating the relationship between the excitation energy of the reference dye obtained by experiment and the excitation energy of the reference dye calculated using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of the reference dye. A holding means for holding information; an input receiving means for receiving an input of a chemical structural formula of a target dye whose excitation energy is to be predicted; and an excitation energy of the target dye using the molecular orbital method based on the chemical structural formula There is provided an excitation energy predicting device comprising: a calculating unit that calculates the correction energy; and a correcting unit that corrects the excitation energy of the target dye calculated by the calculating unit using the correction information held by the holding unit. .

本発明において、前記分子軌道法は、半経験的分子軌道法とすることができる。   In the present invention, the molecular orbital method may be a semi-empirical molecular orbital method.

本発明において、前記分子軌道法は、ZINDO法とすることができる。   In the present invention, the molecular orbital method may be a ZINDO method.

本発明において、前記保持手段は、実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基に前記分子軌道法を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して算出された補正式を前記補正情報として保持することができる。   In the present invention, the holding means includes the plurality of references calculated using the molecular orbital method based on excitation energies of a plurality of reference dyes obtained by experiments and chemical structural formulas of the plurality of reference dyes. A correction formula calculated using the excitation energy of the dye can be held as the correction information.

本発明において、前記補正式は、回帰分析により算出されているものとすることができる。   In the present invention, the correction formula may be calculated by regression analysis.

本発明において、前記回帰分析は、定数項をゼロとして励起エネルギーの2次式で表わされる回帰分析とすることができる。   In the present invention, the regression analysis may be a regression analysis represented by a quadratic expression of excitation energy with a constant term as zero.

本発明において、前記回帰分析は、定数項をゼロとし、2次の係数を1とした励起エネルギーの2次式で表わされる回帰分析とすることができる。   In the present invention, the regression analysis can be a regression analysis represented by a quadratic expression of excitation energy where a constant term is zero and a secondary coefficient is 1.

本発明において、前記保持手段は、化学構造式に応じて前記参照色素を複数のグループに分類し、前記複数のグループごとに前記補正情報を保持し、前記補正手段は、前記入力受付手段が入力を受付けた化学構造式がいずれの前記グループに属するか判断する判断手段と、前記保持手段から、前記判断手段が判断したグループの前記補正情報を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記補正情報を利用して、前記算出手段が算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する第一補正手段とを有する構成とすることができる。   In the present invention, the holding means classifies the reference dyes into a plurality of groups according to a chemical structural formula, holds the correction information for each of the plurality of groups, and the correction means is input by the input receiving means. Determination means for determining to which group the chemical structural formula that has been received belongs, acquisition means for acquiring the correction information of the group determined by the determination means from the holding means, and the acquisition means acquired by the acquisition means The first correction means for correcting the excitation energy of the target dye calculated by the calculation means by using correction information can be used.

本発明によれば、励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式を基に、分子軌道法を用いて前記対象色素の励起エネルギーを算出し、実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に前記分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を利用して、前記算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する励起エネルギー予測方法が提供される。   According to the present invention, based on the chemical structural formula of the target dye whose excitation energy is to be predicted, the excitation energy of the target dye is calculated using the molecular orbital method, and the excitation energy of the reference dye obtained by experiment, Using the correction information indicating the relationship with the excitation energy of the reference dye calculated using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of the reference dye, the calculated excitation energy of the target dye is corrected. An excitation energy prediction method is provided.

本発明において、前記分子軌道法は、ZINDO法であり、前記補正情報は、実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基にZINDO法を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して回帰分析により算出された補正式とすることができる。   In the present invention, the molecular orbital method is a ZINDO method, and the correction information is obtained based on an excitation energy of a plurality of reference dyes obtained by experiments and a chemical structural formula of each of the plurality of reference dyes. Using the excitation energies of the plurality of reference dyes calculated using the correction formula, a correction formula calculated by regression analysis can be obtained.

本発明によれば、励起エネルギーを予測するためのプログラムであって、励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式の入力を受付ける入力受付ステップと、前記化学構造式を基に、分子軌道法を用いて前記対象色素の励起エネルギーを算出する算出ステップと、実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に前記分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を利用し、前記算出ステップで算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する補正ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される   According to the present invention, there is provided a program for predicting excitation energy, an input receiving step for receiving an input of a chemical structural formula of a target dye whose excitation energy is to be predicted, and a molecular orbital method based on the chemical structural formula. The calculation step of calculating the excitation energy of the target dye using the above, the excitation energy of the reference dye obtained by experiment, and the reference calculated using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of the reference dye A correction program for correcting the excitation energy of the target dye calculated in the calculation step using correction information indicating a relationship between the excitation energy of the dye and a program for causing the computer to execute the correction step is provided.

本発明において、前記分子軌道法は、ZINDO法であり、前記補正情報は、実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基にZINDO法を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して回帰分析により算出された補正式とすることができる。   In the present invention, the molecular orbital method is a ZINDO method, and the correction information is obtained based on an excitation energy of a plurality of reference dyes obtained by experiments and a chemical structural formula of each of the plurality of reference dyes. Using the excitation energies of the plurality of reference dyes calculated using the correction formula, a correction formula calculated by regression analysis can be obtained.

本発明では、分子軌道法を用いて励起エネルギーを予測すべき対象色素の励起エネルギー(計算値)を算出した後、実験により得られた参照色素の励起エネルギー(実測値)と、前記分子軌道法と同じ分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギー(計算値)と、の関係を示す補正情報を利用して、前記算出した対象色素の励起エネルギー(計算値)を補正する。このような技術によれば、所望の励起エネルギーを有する新色素を開発する際、実験により実測値を求めなくても、電子状態理論に基づく励起エネルギーを計算する手段により、十分な精度の励起エネルギーを得ることができる。その結果、時間的・経済的負担を軽減することが可能となる。   In the present invention, after calculating the excitation energy (calculated value) of the target dye whose excitation energy should be predicted using the molecular orbital method, the excitation energy (actually measured value) of the reference dye obtained by experiment and the molecular orbital method The calculated excitation energy (calculated value) of the target dye is corrected using correction information indicating the relationship between the excitation energy (calculated value) of the reference dye calculated using the same molecular orbital method. According to such a technique, when a new dye having a desired excitation energy is developed, excitation energy with sufficient accuracy can be obtained by means of calculating the excitation energy based on the electronic state theory without obtaining an actual measurement value by experiment. Can be obtained. As a result, it is possible to reduce the time and economic burden.

また、本発明では、実験により得られた参照色素の励起エネルギー(実測値)として、励起エネルギーのピーク位置の値を持つだけでなく、吸収端の値を持つことも可能である。その結果、時間的・経済的負担を軽減し、精度高く、新色素の励起エネルギーのピーク位置の値を算出するのみならず、吸収端の値をも算出することが可能となる。   In the present invention, the excitation energy (measured value) of the reference dye obtained by experiment can have not only the value of the peak position of the excitation energy but also the value of the absorption edge. As a result, it is possible to reduce the time and economic burden, calculate the value of the peak position of the excitation energy of the new dye with high accuracy, and also calculate the value of the absorption edge.

本発明によれば、時間的・経済的負担を軽減し、十分な精度で色素の励起エネルギーを予測することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce the time and economical burden and predict the excitation energy of the dye with sufficient accuracy.

実施形態1の励起エネルギー予測装置の機能ブロック図の一例である。It is an example of the functional block diagram of the excitation energy prediction apparatus of Embodiment 1. 実施形態2の励起エネルギー予測装置の機能ブロック図の一例である。It is an example of the functional block diagram of the excitation energy prediction apparatus of Embodiment 2. クマリン系色素の化学構造式を示す図である。It is a figure which shows the chemical structural formula of a coumarin-type pigment | dye. メロシアニン系色素の化学構造式を示す図である。It is a figure which shows the chemical structural formula of a merocyanine pigment | dye. メロシアニン系色素の化学構造式を示す図である。It is a figure which shows the chemical structural formula of a merocyanine pigment | dye.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

なお、各実施形態の装置を構成する各部は、任意のコンピュータのCPU、メモリ、メモリにロードされたプログラム(あらかじめ装置を出荷する段階からメモリ内に格納されているプログラムのほか、CDなどのリムーバブルメディアやインターネット上のサーバなどからダウンロードされたプログラムも含む)、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶ユニット、ネットワーク接続用インターフェイス、ディスプレイなどを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。   Note that each unit constituting the device of each embodiment includes a CPU, a memory, and a program loaded in the memory of an arbitrary computer (a program stored in the memory from the stage of shipping the device in advance, or a removable medium such as a CD). (Including programs downloaded from media, servers on the Internet, etc.), storage units such as hard disks for storing the programs, network connection interfaces, displays, etc., and any other combination of hardware and software. . It will be understood by those skilled in the art that there are various modifications to the implementation method and apparatus.

また、以下の説明において利用する図1、図2の機能ブロック図は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。これらの図においては、各実施形態の励起エネルギー予測装置は一つの物理的に分離した装置により実現されるよう記載されているが、その実現手段はこれに限定されない。すなわち、二つ以上の物理的に分離した装置を有線または無線で接続し、これら複数の装置により、各実施形態の励起エネルギー予測装置を実現してもよい。   Also, the functional block diagrams of FIGS. 1 and 2 used in the following description show functional unit blocks instead of hardware unit configurations. In these drawings, the excitation energy predicting device of each embodiment is described as being realized by one physically separated device, but the means for realizing it is not limited to this. That is, two or more physically separated devices may be connected by wire or wirelessly, and the excitation energy predicting device of each embodiment may be realized by the plurality of devices.

まず、本発明の概要について説明する。   First, an outline of the present invention will be described.

本発明では、例えばZINDO法などの半経験的分子軌道法を用いて算出された励起エネルギーの計算値を、例えばトレーニングデータからの学習によって算出された補正式に入力し、前記励起エネルギーの計算値を補正することで、励起エネルギーの予測値の精度を向上させる。   In the present invention, for example, a calculated value of excitation energy calculated using a semi-empirical molecular orbital method such as the ZINDO method is input to a correction formula calculated by learning from training data, for example, and the calculated value of excitation energy is calculated. To improve the accuracy of the predicted value of excitation energy.

ここで、「トレーニングデータ」とは、参照色素の化学構造式と、紫外・可視スペクトル測定実験によって得られた参照色素の励起エネルギー(実測値)とを関連付けたデータの集合を意味している。この「励起エネルギー(実験値)」は、励起エネルギーのピーク位置の値であってもよいし、吸収端の値であってもよいし、それら両方であってもよい。「参照色素」とは、化学構造式が明らかであり、かつ、過去の紫外・可視スペクトル測定実験などにより、励起エネルギーの実測値が得られているあらゆる色素が該当する。例えば、文献に化学構造式および励起エネルギーの実測値が記載されている色素であってもよいし、または、実際に実験を行い、化学構造式および励起エネルギーを明らかにした色素であってもよい。   Here, the “training data” means a set of data in which the chemical structural formula of the reference dye is associated with the excitation energy (actual measurement value) of the reference dye obtained by the ultraviolet / visible spectrum measurement experiment. This “excitation energy (experimental value)” may be the value of the peak position of the excitation energy, the value of the absorption edge, or both. The “reference dye” corresponds to any dye whose chemical structural formula is clear and whose measured value of excitation energy is obtained by past ultraviolet / visible spectrum measurement experiments. For example, it may be a dye whose chemical structural formula and actual measurement value of excitation energy are described in the literature, or may be a dye that has been experimentally clarified to reveal the chemical structural formula and excitation energy. .

また、「学習」とは、トレーニングデータに含まれる参照色素の化学構造式を基に、半経験的分子軌道法(例えば「ZINDO法」)を用いて算出された励起エネルギー(計算値)と、トレーニングデータとして保持されているその参照色素の励起エネルギー(実測値)と、を利用して回帰分析などにより補正式を算出する処理を意味している。   Further, “learning” refers to an excitation energy (calculated value) calculated using a semi-empirical molecular orbital method (for example, “ZINDO method”) based on a chemical structural formula of a reference dye included in training data, This means a process of calculating a correction equation by regression analysis or the like using the excitation energy (actual value) of the reference dye held as training data.

次に、本発明の実施形態について説明する。
<実施形態1>
Next, an embodiment of the present invention will be described.
<Embodiment 1>

図1に本実施形態の励起エネルギー予測装置の機能ブロック図および処理の流れの一例を示す。図に示すように、この励起エネルギー予測装置は大別して、データトレーニング部10と励起エネルギー予測部20の2つの部分からなる。   FIG. 1 shows an example of a functional block diagram and a processing flow of the excitation energy prediction apparatus of the present embodiment. As shown in the figure, this excitation energy prediction device is roughly divided into two parts, a data training unit 10 and an excitation energy prediction unit 20.

データトレーニング部10は、既知色素データ部11、第一励起エネルギー計算部12、学習部13を有する。   The data training unit 10 includes a known pigment data unit 11, a first excitation energy calculation unit 12, and a learning unit 13.

既知色素データ部11は、化学構造式が明らかであり、かつ、過去の紫外・可視スペクトル測定実験などにより、励起エネルギーの実測値が得られている参照色素の化学構造式と励起エネルギー(実測値:Z。以下「実測励起エネルギーZ」という。)とを関連付けて保持する。 The known dye data section 11 has a chemical structural formula that is clear, and an actual measured value of excitation energy obtained from past ultraviolet / visible spectrum measurement experiments and the like. : Z E ( hereinafter referred to as “actually measured excitation energy Z E ”).

保持するデータを取得する手段としては特段制限されず、例えば、あらかじめ当該励起エネルギー予測装置の出荷段階からメモリに格納されていてもよいし、または、当該励起エネルギー予測装置のユーザからデータ入力を受付け保持してもよいし、または、これらの組み合わせであってもよい。   The means for acquiring the data to be held is not particularly limited. For example, it may be stored in the memory in advance from the shipment stage of the excitation energy prediction device, or accept data input from the user of the excitation energy prediction device. It may be retained or a combination thereof.

ユーザからデータ入力を受付ける手段としては特段制限されず、例えば、本実施形態の励起エネルギー予測装置は、キーボード、マウス、タッチパネルディスプレイなどのデバイスにより実現されるユーザインターフェイスを備えておき、このユーザインターフェイスを介して、ユーザから数値データ、文字データ、図形データの入力を受付けてもよい。または、本実施形態の励起エネルギー予測装置は、他の外部機器や、可搬型記憶装置などと通信可能に構成しておき、他の外部機器や、可搬型記憶装置などに格納されているデータを読み出すことで、データの入力を受付けてもよい。その他、本実施形態の励起エネルギー予測装置は、インターネットに接続可能に構成しておき、定期的にまたは間欠的に、ネットワーク上の所定のサーバにアクセスし(予め、本実施形態の励起エネルギー予測装置は、アクセスするサーバのURLなどを保持しておく)、新しいデータを取得するようにしてもよい。このサーバは、励起エネルギー予測装置の販売メーカなどが管理し、化学構造式と実測励起エネルギーZとを関連付けたデータを定期的にまたは間欠的に、更新するようにしておいてもよい。 The means for receiving data input from the user is not particularly limited. For example, the excitation energy prediction apparatus of the present embodiment includes a user interface realized by a device such as a keyboard, a mouse, and a touch panel display. Via the user, input of numerical data, character data, and graphic data may be received from the user. Alternatively, the excitation energy prediction device of the present embodiment is configured to be able to communicate with other external devices, portable storage devices, etc., and data stored in other external devices, portable storage devices, etc. Data input may be accepted by reading. In addition, the excitation energy prediction apparatus of this embodiment is configured to be connectable to the Internet, and accesses a predetermined server on the network periodically or intermittently (in advance, the excitation energy prediction apparatus of this embodiment Holds the URL of the server to be accessed), and new data may be acquired. This server, such as sales manufacturer manage the excitation energy prediction apparatus, the data associated with the chemical structure and measured excitation energy Z E regularly or intermittently, or may be arranged in such a way as to update.

第一励起エネルギー計算部12は、既知色素データ部11が保持する化学構造式を入力として、例えばPM3法やAM1法を用いて構造最適化後、分子軌道法、例えば半経験的分子軌道法、さらに詳細な例としてはZINDO法を用いて、前記最適化した化学構造式を入力として、励起エネルギー(計算値:ZC1、以下、「計算励起エネルギーZC1」という。)を算出する。具体的には、第一励起エネルギー計算部12は、構造最適化のためのPM3法やAM1法、および、励起エネルギーを算出するための分子軌道法、例えば半経験的分子軌道法、さらに詳細な例としてはZINDO法による計算処理を実現するための計算プログラムを保持しておき、当該計算プログラムを組み合わせて実行することで、計算励起エネルギーZC1の算出を実現する。算出した計算励起エネルギーZC1は、前記入力された化学構造式と関連付けて、以下で説明する学習部13に渡す。 The first excitation energy calculation unit 12 receives the chemical structural formula held by the known dye data unit 11 as an input, optimizes the structure using, for example, the PM3 method or the AM1 method, and then performs a molecular orbital method such as a semi-empirical molecular orbital method, As a more detailed example, the ZINDO method is used to calculate the excitation energy (calculated value: Z C1 , hereinafter referred to as “calculated excitation energy Z C1 ”) using the optimized chemical structural formula as an input. Specifically, the first excitation energy calculation unit 12 includes a PM3 method and AM1 method for structure optimization, a molecular orbital method for calculating excitation energy, such as a semi-empirical molecular orbital method, As an example, a calculation program for realizing a calculation process by the ZINDO method is held, and the calculation excitation energy Z C1 is calculated by executing the calculation program in combination. The calculated calculated excitation energy Z C1 is transferred to the learning unit 13 described below in association with the inputted chemical structural formula.

学習部13は、既知色素データ部11から実測励起エネルギーZを取得し、また、第一励起エネルギー計算部12から計算励起エネルギーZC1を取得する。そして、化学構造式をキーとして、同一の色素の実測励起エネルギーZと計算励起エネルギーZC1とを関連付ける。その後、前記関連付けたデータを利用して、計算励起エネルギーZC1を実測励起エネルギーZに結び付ける補正式fを算出する。例えば、回帰分析やニューラルネットワークなどを用いることで補正式fを算出してもよい。具体的には、回帰分析やニューラルネットワークによる計算処理を実現するための計算プログラムを保持しておき、当該計算プログラムを実行することで、補正式fの算出を実現する。算出した補正式fは、内部メモリに格納する。 Learning unit 13 acquires the measured excitation energy Z E from known dyes data unit 11, also, to obtain the calculated excitation energy Z C1 from the first excitation energy calculation unit 12. Then, the chemical structural formula as a key and associates the measured excitation energy Z E of the same dye and compute the excitation energy Z C1. Then, by using the association data, linking the calculated excitation energy Z C1 on the measured excitation energies Z E calculates a correction equation f. For example, the correction formula f may be calculated by using regression analysis or a neural network. Specifically, a calculation program for realizing a regression analysis or a calculation process using a neural network is held, and the calculation of the correction formula f is realized by executing the calculation program. The calculated correction formula f is stored in the internal memory.

ここで、色素設計においては基本構造を保持しながら周辺部分の原子あるいは原子団を変化させることで誘導体をつくる場合が多い。したがって、学習部13は、色素を化学構造式に応じて複数のグループに分類し、各グループに属する参照色素のみを用いて、グループごとに補正式を算出してもよい。このようにすれば、本実施形態で得られる励起エネルギー予測値の信頼度が向上する。   Here, in dye design, a derivative is often produced by changing the atoms or atomic groups in the peripheral portion while maintaining the basic structure. Therefore, the learning unit 13 may classify the pigments into a plurality of groups according to the chemical structural formula, and calculate the correction formula for each group using only the reference pigment belonging to each group. In this way, the reliability of the predicted excitation energy value obtained in this embodiment is improved.

このグループとしては、例えば、(1)金属錯体系、(2)ポルフィリン系、(3)フタロシアニン系、(4)非金属錯体系、(5)ポリメチン系、(6)ポリエン系、(7)スチリル系、(8)アゾ系、(9)カーボニウム系、(10)キサンテン系、(11)クマリン系、(12)ジケトピロロピロール系、(13)スクアリリウム系、(14)アントラセン系、(15)ペリレン系、(16)その他、などのように分類されたものであってもよい。この分類はあくまで一例であり、さらに細かく分類してもよいし、または、前記例よりも少ないグループに分類してもよい。   This group includes, for example, (1) metal complex, (2) porphyrin, (3) phthalocyanine, (4) nonmetal complex, (5) polymethine, (6) polyene, (7) styryl. (8) azo, (9) carbonium, (10) xanthene, (11) coumarin, (12) diketopyrrolopyrrole, (13) squarylium, (14) anthracene, (15) It may be classified as perylene, (16), etc. This classification is merely an example, and the classification may be performed more finely, or may be classified into groups smaller than the above example.

なお、学習部13が、入力を受付けた参照色素を前記グループに分類する具体的手段としては特段制限されず、例えば、学習部13は、グループごとに特徴的な基本構造を示すデータを保持しておき、各参照色素の化学構造式の中に、いずれのグループの基本構造が存在するかを判断することで、各色素がどのグループに属するか判断し、分類するような手段であってもよい。どの基本構造が存在するかの判断を実現する手段は特段制限されず、例えば文字認識、画像認識などの手法を用い、どの元素とどの元素が何本の線で結ばれているか、などを判断することで、実現してもよい。または、既知色素データ部11が参照色素の化学構造式の入力を受付ける手段として、使用する元素、単結合、二重結合、などのアイテムを選択可能なインターフェイスを保持しておき、これらのアイテムを使用して化学構造式の入力を受付けるよう構成しておく。そして、入力を受付けた化学構造式が、どのアイテムを利用し、どのアイテムと繋がっているかを判断することで、実現してもよい。その他、既知色素データ部11が参照色素の化学構造式の入力を受付ける際、あわせてその参照色素がどのグループに属するかの入力も受付け、この入力されたグループに従い、参照色素をグループに分類するような手段であってもよい。   The learning unit 13 is not particularly limited as a specific means for classifying the reference pigments that have received the input into the group. For example, the learning unit 13 stores data indicating a characteristic basic structure for each group. It is possible to determine which group each dye belongs to by determining which group's basic structure exists in the chemical structural formula of each reference dye. Good. There are no particular restrictions on the means to determine which basic structure exists. For example, using a method such as character recognition or image recognition, it is determined which element is connected to which element by how many lines. By doing so, it may be realized. Alternatively, as a means for the known dye data unit 11 to accept the input of the chemical structure of the reference dye, an interface that allows selection of items such as elements to be used, single bonds, and double bonds is held, and these items are stored. Use it to accept chemical structure inputs. Then, it may be realized by determining which item is used and which item is connected to the chemical structural formula that has received the input. In addition, when the known dye data unit 11 receives the input of the chemical structural formula of the reference dye, it also receives an input of which group the reference dye belongs to, and classifies the reference dye into groups according to the input group. Such means may be used.

学習部13が前記グループごとに補正式を算出する場合には、既知色素データ部11は、上述の手段と同様の手段により、取得した参照色素を基本構造ごとに分類し、保持するようにしてもよい。   When the learning unit 13 calculates the correction formula for each group, the known pigment data unit 11 classifies and holds the acquired reference pigments for each basic structure by the same means as described above. Also good.

次に、本実施形態の学習部13が、回帰分析により補正式fを算出する場合に好ましい手法を詳細に説明する。   Next, a method preferable when the learning unit 13 of the present embodiment calculates the correction formula f by regression analysis will be described in detail.

まず、本発明者が実際に行った複数回のテスト計算から、回帰分析による励起エネルギーの予測値(あるいは再現値)をZとすると単回帰式(1)の形式は、もとのZINDO計算値(Z)からの改善が不十分であることがわかった。 First, from a plurality of test calculations actually performed by the present inventor, assuming that the predicted value (or reproduced value) of excitation energy by regression analysis is Z P , the form of the single regression equation (1) is the original ZINDO calculation. It was found that the improvement from the value (Z C ) was insufficient.

=α+α (1) Z P = α 1 Z C + α 0 (1)

そこで、本発明者は、回帰式に含まれる説明変数を増やすことを考えた。この時、最初の説明変数Zと無関係な説明変数を導入すると、後者の影響が非常に大きくなる場合があり、トレーニングデータに含まれていない色素に関して非常に悪い予測値を出力する恐れがある。すなわち、予測に関してロバスト(堅牢)性が失われる。そこで、本発明者は、最初の説明変数の冪乗を加えることを考えた。この時、最初の説明変数の取りうる値が0と1のみからなる集合であるという特殊な場合を除くと、2番目以降の説明変数は、それ以前の説明変数に対して線形従属とはならず、回帰計算に問題を生じない。そこで、本発明者は、以下のN次の回帰式(2)を考えた。 Therefore, the present inventor considered increasing the explanatory variables included in the regression equation. In this case, the introduction of the first explanatory variable Z C unrelated explanatory variables, may latter effect is very large, there is a possibility of outputting the predicted values very bad with respect to the dye that is not included in the training data . That is, robustness with respect to prediction is lost. Therefore, the present inventor considered adding a power of the first explanatory variable. At this time, except for the special case where the first explanatory variable can be a set consisting of only 0 and 1, the second and subsequent explanatory variables are not linearly dependent on the previous explanatory variables. Therefore, there is no problem in regression calculation. Therefore, the present inventor considered the following Nth order regression equation (2).

=α +αN−1 N−1+・・・・+α+α (2) Z P = α N Z C N + α N-1 Z C N-1 + ···· + α 1 Z C + α 0 (2)

この(2)式において、定数項(α)がゼロで無い場合、Zが小さいときに予測値(Z)は定数項に強く影響されることになる。例えば、定数項が負であるならZが十分に小さくなると負の励起エネルギーを予測するという非物理的な状況となる。このため、α=0に設定するのが適当である。一方、Zの高次項が存在すると、高励起エネルギー側で予測値(Z)が急激に変化することになるので、これもロバスト性の観点からは好ましくない。また、一般に説明変数が増えると一見、回帰計算のあてはまりの良さを示す決定係数は1に近づくが、自由度調整済み決定係数(以下、補正Rと表記)を考えると変数を増加させた効果が観測されず、むしろ補正Rを低下させることがある。以上より、本発明においては、切片なしの2次式(3)の形を利用するのが好ましいことがわかった。 In this equation (2), if the constant term (α 0 ) is not zero, the predicted value (Z P ) is strongly influenced by the constant term when Z C is small. For example, if the constant term is negative, a non-physical situation occurs in which negative excitation energy is predicted when Z C is sufficiently small. For this reason, it is appropriate to set α 0 = 0. On the other hand, when the higher-order terms of Z C are present, since the predicted value with high excitation energy side (Z P) would change abruptly, which is not preferable from the viewpoint of robustness. Further, seemingly Generally the explanatory variables increases, but approaches 1 coefficient of determination indicating the goodness of true regression calculation, the degree of freedom adjusted coefficient of determination increased variable Given (hereinafter, corrected R 2 hereinafter) effect May not be observed, but rather the correction R 2 may be reduced. From the above, it has been found that it is preferable to use the form of the quadratic expression (3) without an intercept in the present invention.

=α+α (3) Z P = α 1 Z C + α 2 Z C 2 (3)

さらに、(3)式においてα=1とおくと2次式(4)のようになる。 Further, when α 1 = 1 is set in the equation (3), the quadratic equation (4) is obtained.

=Z+α (4) Z P = Z C + α 2 Z C 2 (4)

この(4)式は、(予測値:Z)=(分子軌道法(例:ZINDO法)を用いて算出した励起エネルギー)+(前記励起エネルギーの2次の補正項)と解釈可能で、説明変数が減少することから、再現精度は低下するが学習データ数が多くない場合でのロバスト性は向上する。すなわち、本発明においては、(4)式を利用するのも好ましいことがわかった。 This equation (4) can be interpreted as (predicted value: Z P ) = (excitation energy calculated using molecular orbital method (eg, ZINDO method)) + (second-order correction term of the excitation energy), Since the explanatory variables decrease, the reproduction accuracy decreases, but the robustness increases when the number of learning data is not large. That is, in the present invention, it has been found preferable to use the formula (4).

励起エネルギー予測部20は、新色素データ部21、第二励起エネルギー計算部22、出力部23を有する。   The excitation energy prediction unit 20 includes a new dye data unit 21, a second excitation energy calculation unit 22, and an output unit 23.

新色素データ部21は、ユーザから入力を受付けた励起エネルギーを知りたい対象色素の化学構造式のデータを保持する。ユーザからデータ入力を受付ける手段としては特段制限されず、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどのデバイスにより実現されるユーザインターフェイスを備えておき、このユーザインターフェイスを介して、ユーザからデータの入力を受付けてもよい。または、他の外部機器や、可搬型記憶装置などと通信可能に構成しておき、他の外部機器や、可搬型記憶装置などに格納されているデータを読み出すことで、データの入力を受付けてもよい。新色素データ部21が保持する対象色素の化学構造式のデータは、以下で説明する第二励起エネルギー計算部22に渡される。なお、新色素データ部21は、第二励起エネルギー計算部22に対象色素の化学構造式のデータを渡した後、その対象色素の化学構造式のデータを保持し続けてもよいし、破棄してもよい。   The new dye data unit 21 holds data on the chemical structural formula of the target dye for which the excitation energy received from the user is desired. The means for receiving data input from the user is not particularly limited. For example, a user interface realized by a device such as a keyboard, a mouse, or a touch panel is provided, and data input from the user is received via this user interface. Also good. Or, it is configured to be communicable with other external devices and portable storage devices, and by accepting data input by reading data stored in other external devices and portable storage devices Also good. The data of the chemical structural formula of the target dye held by the new dye data section 21 is passed to the second excitation energy calculation section 22 described below. The new dye data unit 21 may continue to hold the data of the chemical structural formula of the target dye after passing the data of the chemical structural formula of the target dye to the second excitation energy calculating unit 22 or discard it. May be.

第二励起エネルギー計算部22は、新色素データ部21が保持する対象色素の化学構造式を入力として、前記第一励起エネルギー計算部12が行った方法と同じ方法(好ましくは、同じ計算プログラム)を利用して、構造最適化、及び、励起エネルギー(計算値:ZC2、以下、「計算励起エネルギーZC2」という。)の算出を行う。その後、学習部13が算出した補正式fに、算出した計算励起エネルギーZC2を入力し、その演算結果(励起エネルギー(予測値:Z、以下「予測励起エネルギーZ」という)。)を求める。この演算結果(予測励起エネルギーZ))は、以下で説明する出力部23に渡される。 The second excitation energy calculation unit 22 receives the chemical structural formula of the target dye held by the new dye data unit 21 as an input, and is the same method as the first excitation energy calculation unit 12 (preferably, the same calculation program). Is used to optimize the structure and calculate the excitation energy (calculated value: Z C2 , hereinafter referred to as “calculated excitation energy Z C2 ”). Thereafter, the calculated calculated excitation energy Z C2 is input to the correction formula f calculated by the learning unit 13, and the calculation result (excitation energy (predicted value: Z p , hereinafter referred to as “predicted excitation energy Z p ”)). Ask. The calculation result (predicted excitation energy Z p )) is passed to the output unit 23 described below.

なお、学習部13が、色素を化学構造式に応じて複数のグループに分類し、グループごとに補正式を算出し保持している場合、第二励起エネルギー計算部22は、新色素データ部21からの入力を受付けた化学構造式が、いずれのグループに属するか判断し、その後、前記判断したグループの補正式fを学習部13から取得し、取得した前記補正式fに、算出した計算励起エネルギーZC2を入力して、その演算結果(予測励起エネルギーZ)を求める。入力を受付けた化学構造式が、いずれのグループに属するか判断する手段としては、前記学習部13において説明した手段と同様の手段を利用することができる。 Note that when the learning unit 13 classifies the dyes into a plurality of groups according to the chemical structural formula and calculates and holds the correction formula for each group, the second excitation energy calculation unit 22 includes the new dye data unit 21. It is determined to which group the chemical structural formula that has received the input from belongs, and thereafter, the correction formula f of the determined group is acquired from the learning unit 13, and the calculated calculation excitation is added to the acquired correction formula f. The energy Z C2 is input, and the calculation result (predicted excitation energy Z p ) is obtained. As a means for determining to which group the chemical structural formula that has accepted the input belongs, the same means as the means described in the learning unit 13 can be used.

出力部23は、第二励起エネルギー計算部22が算出した予測励起エネルギーZを、ディスプレイまたはスピーカなどを用いて出力する。その他、算出した予測励起エネルギーZを紙媒体などに印刷し、出力してもよい。 The output unit 23, a prediction excitation energy Z p to the second excitation energy calculation unit 22 calculates and outputs by using a display or a speaker. Other, the calculated prediction excitation energy Z p is printed on a paper medium, it may be output.

本実施形態では、分子軌道法計算は半経験的レベルで行われるので、処理速度は高速である。また、本実施形態の励起エネルギー予測装置は、既存のソフトの組み合わせにより実現することも可能であり、極めて低価格で実現することができる。このため、極めて多数の新色素から望ましい色素をスクリーニングするような場合においても、複数の励起エネルギー予測装置を利用することにより、各色素に対する励起エネルギー計算を並列して行うことが可能となり、さらに処理速度を高速化できる。   In the present embodiment, the molecular orbital calculation is performed at a semi-empirical level, so the processing speed is high. Moreover, the excitation energy prediction apparatus of this embodiment can also be realized by a combination of existing software, and can be realized at an extremely low price. This makes it possible to calculate excitation energy for each dye in parallel by using multiple excitation energy prediction devices, even when screening a desirable dye from a very large number of new dyes, and further processing. Speed can be increased.

なお、励起エネルギー計算において、色素設計で興味がある励起状態は最高占有軌道(HOMO)から最低非占有軌道(LUMO)への電子励起、すなわちHOMO−LUMO遷移に相当する低い励起状態である。よって、本実施形態において、低い励起状態のみを計算対象に含めることで、励起エネルギー計算時間を短縮することも可能である。   In the excitation energy calculation, the excited state of interest in the dye design is a low excited state corresponding to electronic excitation from the highest occupied orbital (HOMO) to the lowest unoccupied orbital (LUMO), that is, a HOMO-LUMO transition. Therefore, in this embodiment, it is also possible to shorten the excitation energy calculation time by including only a low excited state in the calculation target.

以上、本実施形態の励起エネルギー予測装置は、半経験的計算手法の低い計算負荷を保ちながら、実験を代替可能とみなせる精度で色素の励起エネルギーを予測することができる。すなわち、本実施形態の励起エネルギー予測装置は、適当な回帰式を仮定して計算値から実験値を再現する補正式を見出して、その式を用いて所望とする新色素の励起エネルギーを計算することで、計算コストを増加させることなく非経験的計算手法以上の計算精度を与える装置を設計することができる。これにより、多数の色素を実際に合成することなく色素スクリーニングを行うことが可能となり、その結果、新色素開発の時間的・経済的コストの削減が実現される。   As described above, the excitation energy prediction apparatus according to the present embodiment can predict the excitation energy of the dye with an accuracy that allows the experiment to be considered as a substitute while maintaining the low calculation load of the semi-empirical calculation method. That is, the excitation energy prediction apparatus of the present embodiment finds a correction equation that reproduces the experimental value from the calculated value assuming an appropriate regression equation, and calculates the excitation energy of a desired new dye using the equation. Thus, it is possible to design an apparatus that gives a calculation accuracy higher than that of an ab initio calculation method without increasing the calculation cost. This makes it possible to perform dye screening without actually synthesizing a large number of dyes, and as a result, it is possible to reduce the time and cost of developing new dyes.

ここで、非特許文献5には、ZINDO法と、回帰分析を利用して、励起エネルギーを算出する技術が開示されている。しかし、この技術では、回帰分析を利用し、ZINDO法に利用するパラメータの値を求めている。このような技術によれば、既存のZINDO計算のためのプログラムを利用することができず、この技術を利用するために適切な改良を行う必要がある。また、回帰分析のための参照データも、新たに収集する必要があり、時間的、コスト的負担が大きい。これに対し、本実施形態の場合、既存のZINDO計算のためのプログラムを改良することなく利用することも可能であり、時間的、コスト的負担が小さい。また、回帰分析のための参照データとして、既存の文献値を利用することも可能であり、かかる面でも時間的、コスト的負担が小さい。
<実施形態2>
Here, Non-Patent Document 5 discloses a technique for calculating excitation energy using the ZINDO method and regression analysis. However, this technique uses regression analysis to determine the parameter values used in the ZINDO method. According to such a technique, an existing program for ZINDO calculation cannot be used, and it is necessary to make an appropriate improvement in order to use this technique. In addition, reference data for regression analysis needs to be newly collected, and the time and cost burden is large. On the other hand, in the case of the present embodiment, it is possible to use an existing program for ZINDO calculation without improving it, and the time and cost burden is small. In addition, it is possible to use existing literature values as reference data for regression analysis, and in this respect, the time and cost burden is small.
<Embodiment 2>

図2に本実施形態の励起エネルギー予測装置の機能ブロック図の一例を示す。図に示すように、この励起エネルギー予測装置は、保持部30と、入力受付部40と、算出部50と、補正部60とを有する。なお、出力部23を有してもよい。   FIG. 2 shows an example of a functional block diagram of the excitation energy prediction apparatus of the present embodiment. As shown in the figure, the excitation energy prediction apparatus includes a holding unit 30, an input receiving unit 40, a calculating unit 50, and a correcting unit 60. In addition, you may have the output part 23. FIG.

保持部30は、実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を保持するよう構成される。保持部30は、化学構造に応じて参照色素を複数のグループに分類し、前記複数のグループごとに補正情報を保持してもよい。   The holding unit 30 is correction information indicating the relationship between the excitation energy of the reference dye obtained by experiment and the excitation energy of the reference dye calculated by using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of the reference dye. Configured to hold. The holding unit 30 may classify the reference dyes into a plurality of groups according to the chemical structure, and hold correction information for each of the plurality of groups.

ここでの分子軌道法は、例えば半経験的分子軌道法であってもよく、さらに具体的にはZINDO法であってもよい。   The molecular orbital method here may be, for example, a semi-empirical molecular orbital method, and more specifically, may be a ZINDO method.

また、ここでの補正情報とは、実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基に分子軌道法(以下で説明する算出部50が用いる分子軌道法と同一のもの)を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して算出された補正式であってもよい。この補正式は、回帰分析により算出されたものであってもよい。例えば、定数項をゼロとして励起エネルギーの2次式(3)で表わされる回帰分析により算出された補正式であってもよい。または、定数項をゼロとし、2次の係数を1とした励起エネルギーの2次式(4)で表わされる回帰分析により算出された補正式であってもよい。   The correction information here is used by the molecular orbital method (calculation unit 50 described below) based on the excitation energy of a plurality of reference dyes obtained through experiments and the chemical structural formulas of the plurality of reference dyes. It may be a correction formula calculated using the excitation energies of the plurality of reference dyes calculated using the same molecular orbital method. This correction formula may be calculated by regression analysis. For example, it may be a correction formula calculated by regression analysis represented by a quadratic expression (3) of excitation energy with a constant term set to zero. Alternatively, it may be a correction formula calculated by regression analysis represented by a quadratic expression (4) of excitation energy with a constant term of zero and a quadratic coefficient of 1.

=α+α (3) Z P = α 1 Z C + α 2 Z C 2 (3)

=Z+α (4) Z P = Z C + α 2 Z C 2 (4)

また、複数のグループなどの概念については、実施形態1のデータトレーニング部10で説明したものと同様の概念である。   The concepts such as the plurality of groups are the same as those described in the data training unit 10 of the first embodiment.

この保持部30は、実施形態1で説明したデータトレーニング部10と同じ構成であってもよい。または、本実施形態の励起エネルギー予測装置とは別の装置によりデータトレーニング部10を実現し、保持部30は、データトレーニング部10を有する装置から、有線/無線の通信により取得した補正式を保持するよう構成してもよい。   The holding unit 30 may have the same configuration as the data training unit 10 described in the first embodiment. Or the data training part 10 is implement | achieved by the apparatus different from the excitation energy prediction apparatus of this embodiment, and the holding | maintenance part 30 hold | maintains the correction formula acquired by wired / wireless communication from the apparatus which has the data training part 10. You may comprise.

入力受付部40は、励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式の入力を受付けるよう構成される。入力受付部40は、実施形態1で説明した新色素データ部21と同様の構成により実現することができる。   The input receiving unit 40 is configured to receive an input of a chemical structural formula of a target dye whose excitation energy is to be predicted. The input receiving unit 40 can be realized by the same configuration as the new pigment data unit 21 described in the first embodiment.

算出部50は、入力受付部40が入力を受付けた化学構造式を基に、分子軌道法、例えば半経験的分子軌道法、さらに具体的な例としてはZINDO法を用いて、対象色素の励起エネルギーを算出するよう構成されている。   The calculation unit 50 uses the molecular orbital method, for example, the semi-empirical molecular orbital method, and more specifically, the ZINDO method, based on the chemical structural formula received by the input receiving unit 40 to excite the target dye. It is configured to calculate energy.

補正部60は、保持部30が保持する補正情報を利用して、算出部50が算出した対象色素の励起エネルギーを補正するよう構成されている。ここでの補正とは、例えば、保持部30が保持する補正式に、算出部50が算出した励起エネルギーを入力し、その演算結果を補正後の励起エネルギーとして算出する処理などが該当する。   The correction unit 60 is configured to correct the excitation energy of the target dye calculated by the calculation unit 50 using the correction information held by the holding unit 30. The correction here corresponds to, for example, a process of inputting the excitation energy calculated by the calculation unit 50 to the correction formula held by the holding unit 30 and calculating the calculation result as corrected excitation energy.

なお、補正部60は、判断部61と取得部62と第一補正部63とを有してもよい。判断部61は、入力受付部40が入力を受付けた化学構造式がいずれのグループに属するか判断するよう構成されている。このグループとは、保持部30がグループごとの複数の補正情報を保持するために、化学構造に応じて参照色素を分類したグループのことである。取得部62は、判断部61が判断したグループの補正情報を保持部30から取得するよう構成されている。第一補正部63は、取得部62が取得した補正情報を利用して、算出部50が算出した対象色素の励起エネルギーを補正するよう構成されている。   The correction unit 60 may include a determination unit 61, an acquisition unit 62, and a first correction unit 63. The determination unit 61 is configured to determine to which group the chemical structural formula received by the input receiving unit 40 belongs. This group is a group in which the reference dyes are classified according to the chemical structure so that the holding unit 30 holds a plurality of correction information for each group. The acquisition unit 62 is configured to acquire the correction information of the group determined by the determination unit 61 from the holding unit 30. The first correction unit 63 is configured to correct the excitation energy of the target dye calculated by the calculation unit 50 using the correction information acquired by the acquisition unit 62.

この算出部50と補正部60は、実施形態1で説明した第二励起エネルギー計算部22と同様の構成により実現することができる。   The calculation unit 50 and the correction unit 60 can be realized by the same configuration as the second excitation energy calculation unit 22 described in the first embodiment.

本実施形態の励起エネルギー予測装置においても、実施形態1の励起エネルギー予測装置と同様の効果を実現することができる。   Also in the excitation energy prediction apparatus of this embodiment, the same effect as the excitation energy prediction apparatus of Embodiment 1 is realizable.

上述の実施形態1および2の説明により、以下の発明も開示されている。   The following inventions are also disclosed by the description of the first and second embodiments.

励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式を基に、分子軌道法を用いて前記対象色素の励起エネルギーを算出し、実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に前記分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を利用して、前記算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する励起エネルギーの予測方法。   Based on the chemical structural formula of the target dye whose excitation energy is to be predicted, the excitation energy of the target dye is calculated using the molecular orbital method, and the excitation energy of the reference dye obtained by experiment and the chemical structure of the reference dye An excitation energy prediction method for correcting the calculated excitation energy of the target dye using correction information indicating the relationship between the excitation energy of the reference dye calculated using the molecular orbital method based on the formula .

前記励起エネルギーの予測方法において、前記分子軌道法は、ZINDO法であり、前記補正情報は、実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基にZINDO法を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して回帰分析により算出された補正式である励起エネルギーの予測方法。   In the excitation energy prediction method, the molecular orbital method is a ZINDO method, and the correction information is based on excitation energy of a plurality of reference dyes obtained by experiments and chemical structural formulas of the plurality of reference dyes. A method for predicting excitation energy, which is a correction formula calculated by regression analysis using excitation energy of the plurality of reference dyes calculated using the ZINDO method.

励起エネルギーを予測するためのプログラムであって、励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式の入力を受付ける入力受付ステップと、前記化学構造式を基に、分子軌道法を用いて前記対象色素の励起エネルギーを算出する算出ステップと、実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に前記分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を利用し、前記算出ステップで算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する補正ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for predicting excitation energy, an input receiving step for receiving an input of a chemical structural formula of a target dye whose excitation energy is to be predicted, and the target dye using a molecular orbital method based on the chemical structural formula A calculation step for calculating the excitation energy of the reference dye, the excitation energy of the reference dye obtained by an experiment, the excitation energy of the reference dye calculated using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of the reference dye, And a correction step of correcting the excitation energy of the target dye calculated in the calculation step by using correction information indicating the relationship of the above.

前記プログラムにおいて、前記分子軌道法は、ZINDO法であり、前記補正情報は、実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基にZINDO法を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して回帰分析により算出された補正式であるプログラム。
<実施例>
In the program, the molecular orbital method is a ZINDO method, and the correction information is calculated based on the excitation energy of a plurality of reference dyes obtained by experiments and the chemical structural formulas of the plurality of reference dyes. A program which is a correction formula calculated by regression analysis using the excitation energies of the plurality of reference dyes calculated by using.
<Example>

<実施例1:クマリン系色素の励起エネルギーの再現(吸収ピーク位置)> <Example 1: Reproduction of excitation energy of coumarin dye (absorption peak position)>

表1は、9個のクマリン系色素(C343、NKX−2195、NKX−2311、NKX−2384、NKX−2388、NKX−2393、NKX−2398、NKX−2510、NKX−2586)の励起エネルギーの実験値(吸収ピーク)と、ZINDO法による励起エネルギー計算値と、(3)式および(4)式による励起エネルギーの再現値と、を示したものである(エネルギーの単位はeVで、実験値は非特許文献2による)。図3に、9個のクマリン系色素それぞれの化学構造式を示す。(3)式および(4)式は、前記9個のクマリン系色素のデータを利用した回帰分析により算出した。   Table 1 shows the excitation energy experiments of nine coumarin dyes (C343, NKX-2195, NKX-2311, NKX-2384, NKX-2388, NKX-2393, NKX-2398, NKX-2510, NKX-2586). Value (absorption peak), calculated excitation energy by ZINDO method, and reproduced value of excitation energy by equations (3) and (4) (energy unit is eV, experimental value is Non-patent document 2). FIG. 3 shows chemical structural formulas of nine coumarin dyes. Equations (3) and (4) were calculated by regression analysis using the data for the nine coumarin dyes.

もともとのZINDO法による計算値は、実験値を12.4〜31.3%程度過大評価している(平均で20.2%)。(3)式(Z=1.161054Z−0.10667Z )による再現値は、実験値に対して−5.1〜+10.2%のずれ(平均で+0.02%)に留まっている。補正Rは0.855と1に近い値が得られたので、回帰分析は良好である。また(4)式(Z=Z−0.05477Z )による再現値は、実験値に対して−5.4〜+9.6%のずれ(平均で−0.01%)に留まっている。補正Rは0.829となって、この場合も回帰分析は良好である。 The original calculated value by the ZINDO method overestimates the experimental value by about 12.4 to 31.3% (20.2% on average). (3) The reproduced value according to the formula (Z P = 1.106104Z C −0.10667Z C 2 ) remains at a deviation of −5.1 to + 10.2% (on average + 0.02%) with respect to the experimental value. ing. The correction R 2 was obtained a value close to 0.855 and 1, regression analysis is good. In addition, the reproduction value according to the equation (4) (Z P = Z C −0.05477Z C 2 ) remains within a deviation (−0.01% on average) of −5.4 to + 9.6% with respect to the experimental value. ing. Correction R 2 is a 0.829, again regression analysis is good.

Figure 2011076975
Figure 2011076975

<実施例2:クマリン系色素の励起エネルギーの再現(吸収端のエネルギー値(しきい値))> <Example 2: Reproduction of excitation energy of coumarin dye (energy value at absorption edge (threshold value))>

表2は、実施例1と同じ9個のクマリン系色素の励起エネルギーの実験値(吸収端のエネルギー値)と、ZINDO法による励起エネルギー計算値と、(3)式および(4)式による吸収端のエネルギー値と、の再現値を示したものである(エネルギーの単位はeVで、実験値は非特許文献2による)。(3)式および(4)式は、前記9個のクマリン系色素のデータを利用した回帰分析により算出した。   Table 2 shows the experimental values (energy values at the absorption edge) of the excitation energy of the nine coumarin dyes as in Example 1, calculated excitation energy by the ZINDO method, and absorptions by the equations (3) and (4). The energy value at the end and the reproduced value are shown (the unit of energy is eV, and the experimental value is according to Non-Patent Document 2). Equations (3) and (4) were calculated by regression analysis using the data for the nine coumarin dyes.

(3)式(Z=0.629647Z+0.014883Z )による再現値は、実験値に対して−5.8〜+13.6%のずれに留まっている。補正Rは0.852と1に近い値が得られたので、回帰分析は良好である。また(4)式(Z=Z−0.10446Z )による再現値は、実験値に対して−6.0〜+11.5%のずれに留まっている。補正Rは0.850で回帰分析は良好である。 (3) The reproduction value according to the formula (Z P = 0.629647Z C + 0.014883Z C 2 ) remains at a deviation of −5.8 to + 13.6% with respect to the experimental value. The correction R 2 was obtained a value close to 0.852 and 1, regression analysis is good. The reproduced value by equation (4) (Z P = Z C -0.10446Z C 2) is remained -6.0 + 11.5% deviation with respect to the experimental values. Correction R 2 is a regression analysis in 0.850 is good.

Figure 2011076975
Figure 2011076975

<実施例3:クマリン系色素の励起エネルギーの予測> <Example 3: Prediction of excitation energy of coumarin dye>

表3は、実施例1のトレーニングデータに含まれていないNKX−2677を未知な色素として、実施例1の(3)式(Z=1.161054Z−0.10667Z )、および、(4)式(Z=Z−0.05477Z )を用いて励起エネルギー(ピーク位置)の予測値を算出し、この予測値と、実験値(実験値は非特許文献3による)と、時間依存密度汎関数(TDDFT)法による計算値と、を比較したものである(エネルギーの単位はeV)。TDDFT計算はB3LYP/6−31+G(d,p)レベルでメタノール溶媒中の効果を取り入れるためにSCRF法を用いた。 Table 3 shows that NKX-2777, which is not included in the training data of Example 1, is an unknown dye, the formula (3) of Example 1 (Z P = 1.1061054Z C −0.10667Z C 2 ), and (4) A predicted value of excitation energy (peak position) is calculated using the formula (Z P = Z C −0.05477Z C 2 ), and this predicted value and an experimental value (the experimental value is according to Non-Patent Document 3). And a value calculated by the time-dependent density functional (TDDFT) method (the unit of energy is eV). The TDDFT calculation used the SCRF method to incorporate the effect in methanol solvent at the B3LYP / 6-31 + G (d, p) level.

同様に、実施例2の(3)式(Z=0.629647Z+0.014883Z )、および、(4)式(Z=Z−0.10446Z )を用いて励起エネルギー(吸収端のエネルギー値)の予測値を算出し、この予測値と、実験値(実験値は非特許文献3による)と、を比較したものを表3に示してある。TDDFT法では吸収端のエネルギー値を計算できないので、この方法による計算値との比較はない。 Similarly, excitation energy using the formula (3 P ) of Example 2 (Z P = 0.629647Z C + 0.014883Z C 2 ) and the formula (4) (Z P = Z C −0.10446 Z C 2 ). A predicted value of (energy value at the absorption edge) is calculated and Table 3 shows a comparison between this predicted value and an experimental value (the experimental value is according to Non-Patent Document 3). Since the energy value of the absorption edge cannot be calculated by the TDDFT method, there is no comparison with the calculated value by this method.

(3)式および(4)式を用いて算出した励起エネルギー(ピーク位置)の予測値はいずれも、TDDFT法よりも、実験値に近い値となっている。また、(3)式および(4)式を用いて算出した励起エネルギー(吸収端のエネルギー値)については、実験値に近い値となっている。   The predicted values of the excitation energy (peak position) calculated using the equations (3) and (4) are both closer to the experimental values than the TDDFT method. Further, the excitation energy (energy value at the absorption edge) calculated using the equations (3) and (4) is close to the experimental value.

Figure 2011076975
Figure 2011076975

<実施例4:メロシアニン系色素の励起エネルギーの再現(吸収ピーク位置)> <Example 4: Reproduction of excitation energy of merocyanine dye (absorption peak position)>

表4は、4個のメロシアニン系色素(Ma(2)−N、Mb(2)−N、Mb(2)'、Ma(2)−NM)の励起エネルギーの実験値(吸収ピーク)と、ZINDO法による励起エネルギー計算値と、(3)式および(4)式による励起エネルギーの再現値と、を示したものである(エネルギーの単位はeV)。図4および図5に、4個のメロシアニン系色素それぞれの化学構造式を示す。(3)式および(4)式は、前記4個のメロシアニン系色素のデータを利用した回帰分析により算出した。   Table 4 shows experimental values (absorption peaks) of excitation energies of four merocyanine dyes (Ma (2) -N, Mb (2) -N, Mb (2) ′, Ma (2) -NM), The excitation energy calculation value by the ZINDO method and the reproduction value of the excitation energy by the equations (3) and (4) are shown (the unit of energy is eV). 4 and 5 show chemical structural formulas of the four merocyanine dyes. Equations (3) and (4) were calculated by regression analysis using the data of the four merocyanine dyes.

ZINDO法による計算値は、実験値を33.7〜41.1%程度過大評価している(平均で38.9%)。(3)式(Z=0.916564Z−0.0579Z )による再現値は、実験値に対して−3.6〜+1.9%のずれに留まっている。また(4)式(Z=Z−0.08252Z )による再現値は、実験値に対して−3.5〜+2.0%のずれに留まっている。補正Rは(3)式および(4)式の場合それぞれ、0.499および0.663となって実施例1よりも悪い。これは、もとのZINDO法による計算値と実験値のずれが実施例1よりも大きいことと学習データとなる色素の数が少ないためと考えられる。しかし、励起エネルギー(吸収ピーク位置)の算出においては十分な値である。また、必要ならば、学習データとなる色素の数を増やすなどの対応をとることで、さらに精度を上げることが可能である。 The calculated value by the ZINDO method overestimates the experimental value by about 33.7 to 41.1% (average of 38.9%). (3) The reproduction value according to the equation (Z P = 0.916564Z C −0.0579Z C 2 ) remains at a deviation of −3.6 to + 1.9% with respect to the experimental value. In addition, the reproduced value according to the equation (4) (Z P = Z C −0.08252Z C 2 ) remains at a deviation of −3.5 to + 2.0% with respect to the experimental value. Correction R 2 is (3) and (4) respectively when the expression, worse than Example 1 become 0.499 and 0.663. This is presumably because the deviation between the original calculated value by the ZINDO method and the experimental value is larger than that in Example 1 and the number of pigments serving as learning data is small. However, it is a sufficient value in the calculation of excitation energy (absorption peak position). Further, if necessary, the accuracy can be further improved by taking measures such as increasing the number of pigments as learning data.

Figure 2011076975
Figure 2011076975

<実施例5:メロシアニン系色素の励起エネルギーの再現(吸収端のエネルギー値(しきい値))> <Example 5: Reproduction of excitation energy of merocyanine dye (energy value of absorption edge (threshold value))>

表5は、実施例4と同じ4個のメロシアニン系色素の励起エネルギーの実験値(吸収端のエネルギー値)と、ZINDO法による励起エネルギー計算値と、(3)式および(4)式による吸収端のエネルギー値の再現値と、を示したものである(エネルギーの単位はeV)。(3)式および(4)式は、前記4個のメロシアニン系色素のデータを利用した回帰分析により算出した。   Table 5 shows the experimental values (energy values at the absorption edge) of the excitation energy of the same four merocyanine dyes as in Example 4, the calculated excitation energy by the ZINDO method, and the absorption by the equations (3) and (4). The reproducible value of the energy value at the end is shown (the unit of energy is eV). Equations (3) and (4) were calculated by regression analysis using the data of the four merocyanine dyes.

(3)式(Z=1.563423Z−0.27134Z )による再現値は、実験値に対して−2.9〜+1.3%のずれに留まっている。また(4)式(Z=Z−0.1052Z )による再現値は、実験値に対して−3.2〜+3.6%のずれに留まっている。補正Rは実施例4と同様の理由で、(3)式および(4)式の場合それぞれ、0.499および0.665となって若干悪い。しかし、励起エネルギー(吸収端のエネルギー値)の算出においては十分な値である。また、必要ならば、学習データとなる色素の数を増やすなどの対応をとることで、さらに精度を上げることが可能である。 (3) The reproduction value according to the equation (Z P = 1.563423Z C −0.27134Z C 2 ) remains at a deviation of −2.9 to + 1.3% with respect to the experimental value. In addition, the reproduction value according to the equation (4) (Z P = Z C −0.1052Z C 2 ) remains at a deviation of −3.2 to + 3.6% with respect to the experimental value. For the same reason as in the fourth embodiment, the correction R 2 is 0.499 and 0.665, respectively, slightly worse in the cases of the expressions (3) and (4). However, this is a sufficient value for calculating the excitation energy (energy value at the absorption edge). Further, if necessary, the accuracy can be further improved by taking measures such as increasing the number of pigments as learning data.

Figure 2011076975
Figure 2011076975

<実施例6:メロシアニン系色素の励起エネルギーの予測> <Example 6: Prediction of excitation energy of merocyanine dye>

表6は、実施例4のトレーニングデータに含まれていないMb(5)−NおよびMb(2)−Mを未知な色素として、実施例4の(3)式(Z=0.916564Z−0.0579Z )、および、(4)式(Z=Z−0.08252Z )を用いて励起エネルギー(ピーク位置)の予測値を算出し、この予測値と、実験値(実験値は非特許文献6による)と、TDDFT法による計算値と、を比較したものである(エネルギーの単位はeV)。TDDFT計算は、B3LYP/6−31+G(d,p)レベルでメタノール溶媒中の効果を取り入れるためにSCRF法を用いた。 Table 6 shows that Mb (5) -N and Mb (2) -M, which are not included in the training data of Example 4, are unknown dyes, and the expression (3) of Example 4 (Z P = 0.916564Z C −0.0579Z C 2 ) and (4) using formula (Z P = Z C −0.08252Z C 2 ), a predicted value of excitation energy (peak position) is calculated, and this predicted value and an experimental value are calculated. (Experimental values are based on Non-Patent Document 6) and values calculated by the TDDFT method are compared (unit of energy is eV). The TDDFT calculation used the SCRF method to incorporate the effect in methanol solvent at the B3LYP / 6-31 + G (d, p) level.

同様に、実施例5の(3)式(Z=1.563423Z−0.27134Z )、および、(4)式(Z=Z−0.1052Z )を用いて励起エネルギー(吸収端のエネルギー値(しきい値))の予測値を算出し、この予測値と、実験値と、を比較したものを表6に示してある。TDDFT法では吸収端のエネルギー値を計算できないので、この方法による計算値との比較はない。 Similarly, excitation is performed using (3) formula (Z P = 1.563423Z C −0.27134Z C 2 ) and (4) formula (Z P = Z C −0.1052Z C 2 ) of Example 5. Table 6 shows a predicted value of energy (absorption edge energy value (threshold value)) and a comparison between the predicted value and the experimental value. Since the energy value of the absorption edge cannot be calculated by the TDDFT method, there is no comparison with the calculated value by this method.

(3)式および(4)式を用いて算出した励起エネルギー(ピーク位置)の予測値はいずれも、TDDFT法よりも、実験値に近い値となっている。また、(3)式および(4)式を用いて算出した励起エネルギー(吸収端のエネルギー値)については、実験値に近い値となっている。

Figure 2011076975
The predicted values of the excitation energy (peak position) calculated using the equations (3) and (4) are both closer to the experimental values than the TDDFT method. Further, the excitation energy (energy value at the absorption edge) calculated using the equations (3) and (4) is close to the experimental value.
Figure 2011076975

10 データトレーニング部
11 既知色素データ部
12 第一励起エネルギー計算部
13 学習部
20 励起エネルギー予測部
21 新色素データ部
22 第二励起エネルギー計算部
23 出力部
30 保持部
40 入力受付部
50 算出部
60 補正部
61 判断部
62 取得部
63 第一補正部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Data training part 11 Known pigment | dye data part 12 1st excitation energy calculation part 13 Learning part 20 Excitation energy prediction part 21 New pigment | dye data part 22 2nd excitation energy calculation part 23 Output part 30 Holding | maintenance part 40 Input reception part 50 Calculation part 60 Correction unit 61 Judgment unit 62 Acquisition unit 63 First correction unit

Claims (12)

実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を保持する保持手段と、
励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式の入力を受付ける入力受付手段と、
前記化学構造式を基に、前記分子軌道法を用いて前記対象色素の励起エネルギーを算出する算出手段と、
前記保持手段が保持する前記補正情報を利用して、前記算出手段が算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する補正手段と、
を有する励起エネルギー予測装置。
Holding means for holding correction information indicating the relationship between the excitation energy of the reference dye obtained by experiment and the excitation energy of the reference dye calculated using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of the reference dye When,
An input receiving means for receiving an input of a chemical structural formula of a target dye whose excitation energy is to be predicted;
Based on the chemical structural formula, calculation means for calculating the excitation energy of the target dye using the molecular orbital method,
Correction means for correcting the excitation energy of the target dye calculated by the calculation means using the correction information held by the holding means;
An excitation energy prediction apparatus having:
請求項1に記載の励起エネルギー予測装置において、
前記分子軌道法は、半経験的分子軌道法である励起エネルギー予測装置。
The excitation energy prediction apparatus according to claim 1,
The molecular orbital method is an excitation energy prediction apparatus that is a semi-empirical molecular orbital method.
請求項2に記載の励起エネルギー予測装置において、
前記分子軌道法は、ZINDO法である励起エネルギー予測装置。
The excitation energy prediction apparatus according to claim 2,
The molecular orbital method is an excitation energy prediction apparatus that is a ZINDO method.
請求項1から3のいずれか一に記載の励起エネルギー予測装置において、
前記保持手段は、
実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基に前記分子軌道法を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して算出された補正式を前記補正情報として保持する励起エネルギー予測装置。
In the excitation energy prediction apparatus as described in any one of Claim 1 to 3,
The holding means is
The excitation energy of a plurality of reference dyes obtained by experiments and the excitation energy of the plurality of reference dyes calculated using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of each of the plurality of reference dyes are used. An excitation energy prediction apparatus that holds the correction formula calculated in the above as the correction information.
請求項4に記載の励起エネルギー予測装置において、
前記補正式は、回帰分析により算出されている励起エネルギー予測装置。
The excitation energy prediction apparatus according to claim 4,
The correction equation is an excitation energy prediction device calculated by regression analysis.
請求項5に記載の励起エネルギー予測装置において、
前記回帰分析は、定数項をゼロとして励起エネルギーの2次式で表わされる回帰分析である励起エネルギー予測装置。
The excitation energy prediction apparatus according to claim 5,
The regression analysis is an excitation energy prediction device that is a regression analysis expressed by a quadratic expression of excitation energy with a constant term being zero.
請求項5に記載の励起エネルギー予測装置において、
前記回帰分析は、定数項をゼロとし、2次の係数を1とした励起エネルギーの2次式で表わされる回帰分析である励起エネルギー予測装置。
The excitation energy prediction apparatus according to claim 5,
The regression analysis is an excitation energy prediction device that is a regression analysis represented by a quadratic expression of excitation energy with a constant term of zero and a secondary coefficient of 1.
請求項1から7のいずれか一に記載の励起エネルギー予測装置において、
前記保持手段は、
化学構造式に応じて前記参照色素を複数のグループに分類し、前記複数のグループごとに前記補正情報を保持し、
前記補正手段は、
前記入力受付手段が入力を受付けた化学構造式がいずれの前記グループに属するか判断する判断手段と、
前記保持手段から、前記判断手段が判断したグループの前記補正情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記補正情報を利用して、前記算出手段が算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する第一補正手段と、を有する励起エネルギー予測装置。
In the excitation energy prediction device according to any one of claims 1 to 7,
The holding means is
Classifying the reference dyes into a plurality of groups according to the chemical structural formula, holding the correction information for each of the plurality of groups,
The correction means includes
A determination unit that determines which group the chemical structural formula received by the input reception unit belongs;
Acquisition means for acquiring the correction information of the group determined by the determination means from the holding means;
An excitation energy prediction apparatus comprising: first correction means that corrects the excitation energy of the target dye calculated by the calculation means using the correction information acquired by the acquisition means.
励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式を基に、分子軌道法を用いて前記対象色素の励起エネルギーを算出し、
実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に前記分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を利用して、前記算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する励起エネルギー予測方法。
Based on the chemical structural formula of the target dye whose excitation energy is to be predicted, the excitation energy of the target dye is calculated using the molecular orbital method,
Using correction information indicating the relationship between the excitation energy of the reference dye obtained by experiment and the excitation energy of the reference dye calculated using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of the reference dye An excitation energy prediction method for correcting the calculated excitation energy of the target dye.
請求項9に記載の励起エネルギーの予測方法において、
前記分子軌道法は、ZINDO法であり、
前記補正情報は、実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基にZINDO法を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して回帰分析により算出された補正式である励起エネルギー予測方法。
The method of predicting excitation energy according to claim 9,
The molecular orbital method is a ZINDO method,
The correction information includes the excitation energy of a plurality of reference dyes obtained by experiments, the excitation energy of the plurality of reference dyes calculated using the ZINDO method based on the chemical structural formula of each of the plurality of reference dyes, An excitation energy prediction method, which is a correction formula calculated by regression analysis using.
励起エネルギーを予測するためのプログラムであって、
励起エネルギーを予測すべき対象色素の化学構造式の入力を受付ける入力受付ステップと、
前記化学構造式を基に、分子軌道法を用いて前記対象色素の励起エネルギーを算出する算出ステップと、
実験により得られた参照色素の励起エネルギーと、前記参照色素の化学構造式を基に前記分子軌道法を用いて算出された前記参照色素の励起エネルギーと、の関係を示す補正情報を利用し、前記算出ステップで算出した前記対象色素の励起エネルギーを補正する補正ステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A program for predicting excitation energy,
An input receiving step for receiving an input of a chemical structural formula of a target dye whose excitation energy is to be predicted;
Based on the chemical structural formula, a calculation step of calculating the excitation energy of the target dye using a molecular orbital method,
Using correction information indicating the relationship between the excitation energy of the reference dye obtained by experiment and the excitation energy of the reference dye calculated using the molecular orbital method based on the chemical structural formula of the reference dye, A correction step of correcting the excitation energy of the target dye calculated in the calculation step;
A program that causes a computer to execute.
請求項11に記載のプログラムにおいて、
前記分子軌道法は、ZINDO法であり、
前記補正情報は、実験により得られた複数の参照色素の励起エネルギーと、前記複数の参照色素それぞれの化学構造式を基にZINDO法を用いて算出された前記複数の参照色素の励起エネルギーと、を利用して回帰分析により算出された補正式であるプログラム。
The program according to claim 11,
The molecular orbital method is a ZINDO method,
The correction information includes the excitation energy of a plurality of reference dyes obtained by experiments, the excitation energy of the plurality of reference dyes calculated using the ZINDO method based on the chemical structural formula of each of the plurality of reference dyes, A program that is a correction formula calculated by regression analysis using.
JP2009229595A 2009-10-01 2009-10-01 Excitation energy predicting device, and excitation energy predicting method and program Pending JP2011076975A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011173821A (en) * 2010-02-24 2011-09-08 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for predicting activity of chemical substance
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