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Development of cluster type molecular adsorption in the nanospace of porous metal complexes

Research Project

Project/Area Number 19H02734
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Ryotaro Matsuda  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00402959)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2019: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
Keywordsナノ空間 / 吸着 / MOF / 金属-有機構造体 / ナノポーラス金属錯体 / クラスター / 多孔性金属錯体 / 分子クラスター / ガス分離
Outline of Research at the Start

ナノ空間における分子吸着の科学は、フレキシブルナノポーラス金属錯体による「ゲート型吸着」の発見でブレイクスルーをみたが、最近になり「ゲート型吸着」の問題点が顕在化し、新しい機構による、吸着機能革新が求められている。本研究では、「ナノ空間内でのゲスト分子間相互作用」が吸着において主要な役割を担う、新しいナノ空間物質を創製する。この新物質によって、特定の数の分子が集合化して吸着する「クラスター型吸着」の概念を実証し、ナノ空間物質の機能革新を目指す。本研究は「ナノ空間内において特異的な分子集団はどのように形成されうるか」との問いに対して、科学的な解を示すことで、ナノ空間の科学の新領域を開拓する。

Outline of Final Research Achievements

Adsorption of molecules into nanospaces is mainly due to the interaction between the surface atoms of the pore and the adsorbed molecules, the interaction between the electrostatic potential of the pore and the adsorbed molecules, and the interaction between the adsorbed molecules. However, the interaction between adsorbed molecules is not mainly considered in the development of adsorbent materials. If the interaction between adsorbed molecules can be modulated, it is thought that the adsorption function can be significantly changed. Therefore, in this research project, we designed and synthesized metal-organic composite nanospace materials that exhibit cluster-type adsorption, and evaluated their adsorption properties with the aim of opening up a new field of nanospace science.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ナノ多孔体(ナノメートルサイズの小さな細孔を有する固体材料)は、空気や水の浄化や気体の精製、触媒、エネルギー変換材料等、私たちの身近な機能性材料として使用されています。金属-有機構造体(MOF)はその細孔構造や性質を様々に変えられる新しいナノ多孔体として注目されています。本研究課題では、MOFを利用して、まったく新しい分子吸着機能を実現するもので、その成果は二酸化炭素や酸素などの様々気体の分離を革新的に省エネルギー化し、高効率化することが期待されるものです。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (95 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 1 results) Presentation (82 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 9 results)

  • [Int'l Joint Research] Dalian UniversityofTechnology/Univ. of Chinese Academy of Sciences/Northeast Normal University(中国)

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  • [Presentation] Synthesis of a Cu(II)-based 2-dimensional metal organic framework membrane using layer-by-layer seeding method and secondary growth for gas separation2021

    • Author(s)
      Xiaoguang Wang , Shinpei Kusaka , Akihiro Hori, Ryotaro Matsuda
    • Organizer
      Pacifichem 2021
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular Recognition and Trapping in the Nanospace of Switchable Metal-Organic Frameworks2021

    • Author(s)
      Ryotaro Matsuda
    • Organizer
      2020 Dalian University of Technology-Overseas Partner Universities Series Online Exchange Conference
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Advanced in situ characterization of MOF adsorption processes2020

    • Author(s)
      Ryotaro Matsuda
    • Organizer
      MOF2020web Precon Expert View Series: Adsorption and Separation Science & Technology Fundamentals for Energy and Environmental Applications
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Molecular motion in the nanospace of a MOF upon gas adsorption investigated by in situ Raman spectroscopy2020

    • Author(s)
      Ryotaro Matsuda
    • Organizer
      Faraday Discussion: Cooperative phenomena in framework materials
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Management of gas and heat by nanoporous metal complexes2020

    • Author(s)
      Ryotaro Matsuda
    • Organizer
      International Workshop on Nanotechnology for a Sustainable Future
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 金属錯体ナノ空間における分子捕捉2020

    • Author(s)
      松田 亮太郎
    • Organizer
      オンライン研究会「錯体化学に基づく分子の構造変換設計と機能制御」
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    • Invited
  • [Presentation] Preparation of Cu Based MOF Membrane by Layer-by-layer Seeding Method for Gas Separations2020

    • Author(s)
      WANG, Shaoguang, KUSAKA Shinpei, HORI Akihiro, and MATSUDA Ryotaro
    • Organizer
      日本化学会 第100春季年会 (2020)
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  • [Presentation] ナノポーラス金属錯体を用いた水中におけるシスプラチンの吸着除去2020

    • Author(s)
      HARADA Yuki, KUSAKA Shinpei, HORI Akihiro, and MATSUDA Ryotaro
    • Organizer
      日本化学会 第100春季年会 (2020)
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  • [Presentation] 核酸を修飾したケージ型ナノポーラス金属錯体の合成と性質2020

    • Author(s)
      中城 世宣、中本 航介・日下 心平、堀 彰宏、阿部 洋、松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会 第100春季年会 (2020)
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  • [Presentation] 配位不飽和金属サイトを有するナノポーラス金属錯体による希薄硫黄分子の選択的吸着2020

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      米津 章、森田 将司、日下 心平、堀 彰宏、松田 亮太郎
    • Organizer
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  • [Presentation] ルイス酸および塩基部位を同時に有するナノポーラス金属錯体の合成2020

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      石田 陸、日下 心平、堀 彰宏、松田 亮太郎
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  • [Presentation] 炭素-炭素二重結合部位を有するナノポーラス金属錯体の設計と合成および光反応特性2020

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      小野 勝也、日下 心平、堀 彰宏、松田 亮太郎
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  • [Presentation] 光学活性なシクロファン誘導体を配位子とするナノポーラス金属錯体の合成2020

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      小寺 雄太、日下 心平、堀 彰宏、松田 亮太郎
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      小山 真衣、日下 心平、堀 彰宏、松田 亮太郎
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      熊谷 啓太、日下 心平、堀 彰宏、松田 亮太郎
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      七野 正典、日下 心平、堀 彰宏、松田 亮太郎
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      Ryotaro Matsuda
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      Ryotaro Matsuda
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    • Author(s)
      松田 亮太郎
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      第26回ゼオライト夏の学校
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      Xiaoyan Tang, Shinpei Kusaka, Akihiro Hori, Yunsheng Ma, and Ryotaro Matsuda
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  • [Presentation] Preparation of Cu based MOF membrane by layer-by-layer seeding method2019

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      Xiaoguang Wang, Shinpei Kusaka, Akihiro Hori, Yunsheng Ma, and Ryotaro Matsuda
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  • [Presentation] Nanoporous metal complexes having radical species generated by photo stimulation2019

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      Yuki Harada, Shinpei Kusaka, Akihiro Hori, Yunsheng Ma, and Ryotaro Matsuda
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      増田 彩花, 日下 心平, 堀 彰宏, 馬 運声, 松田 亮太郎
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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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