Stereodynamical selection of chirality in molecule-surface collisions
| Project/Area Number |
20K21171
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岡田 美智雄 大阪大学, 放射線科学基盤機構, 教授 (30281116)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蔡 徳七 大阪大学, 大学院理学研究科, 講師 (20273732)
Dino Wilson 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60379146)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | キラリティー選択 / キラル分子-表面相互作用 / 配向分子ビーム |
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| Outline of Research at the Start |
キラル分子とキラル表面との相互作用を解明する。キラル表面であるCu(531)R面とCu(531)S面は1枚の板状試料の表裏面として準備出来るため同一条件下での比較実験が可能となる。この表面にキラル分子であるR-およびS-2－ブタノールを低温条件下で吸着させ、吸着状態を調査比較する。また、配向分子ビームを用いてキラリティーの選択性の解明を行う。R-2－ブタノールとS-2－ブタノールを分子ビームとして発生し、Cu(531)R，S面に、表面に衝突する分子配向まで制御して入射する。分子のキラリティーおよび分子配向に依存した相互作用の違いによるキラリティー選択のダイナミクスを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体系などでは、鏡像異性体のうち一方のみから構成されるという「ホモキラリティー」という重要な問題があり、その起源に大きな興味がもたれている。ホモキラリティーの発現原因は、未だに未解明である。本研究では、キラリティーを有する固体表面を用いて、キラルな分子とのわずかな相互作用の違いを増幅検出し、固体表面によるキラル分子の選別の可能性を探ることが目的である。本年度は、キラル分子とキラル表面との相互作用解明の研究を昨年度に引き続き行った。キラル表面であるCu(531)R面とCu(531)S面は表裏面であるため同一条件下での比較実験が可能となる。昨年度に引き続き、低速電子回折(LEED)とSTMで清浄表面の観察を行った。今年度は同一装置内にSTMとLEEDを備えた装置を用いて試みた。LEEDでは鋭い(531)表面の回折スポット像が得られたが、STMではまだR、Sを決定できるほどの原子像は得られていない。X線回折を用いて、区別できる可能性を見出したので、その測定準備を進めてきている。また、この(531)表面にR-およびS-2-ブタノールを吸着させてSTM像を観察し違いを見る実験を行う準備を行なった。コロナ禍で実験室のある建屋の改修工事が遅れ、装置移設が遅れていたが、今年度比較的安定して通電できるようになり移設後の組立がほぼ終わったので、真空の立ち上げおよびガスライン設置等の装置の調整を行なった。次年度以降にキラル分子のビームを発生し量子状態選別できる予定である。こちらは研究分担者と一緒に行なった。さらに、別のアプローチとして研究分担者と一緒に、銅合金表面において、酸素分子の回転運動のキラリティー効果を明らかにするため、理論的アプローチを含めて進め、回転運動の効果に関する成果を論文で発表した。また、研究分担者が、気相における反応においてもキラリティー効果を解明する研究を前年度に続き進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初計画では、令和2年度内にキラル表面であるCu(531)R面とCu(531)S面の表面にキラル分子であるR-およびS-2-ブタノールを低温条件下で吸着させ、吸着状態 を低速電子回折(LEED)、昇温脱離法(TDS)、反射赤外吸収分光法(IRAS)により調べ、また令和3年度中に配向分子線による研究を推進する予定であったが、実験装置設置場所の建屋の改修工事終了時期がコロナ禍の影響のため結局2年あまり延期となってしまい、令和3年10月にやっと装置の移設と設置が始まった。その後令和4年4月以降にやっと通電が安定してできるようになったが、定期的に停電があるなど予定していた装置調整が十分に行えず時間がかかっている。それでも、配向分子ビームが発生が可能なところまでは来ている。本年度も実験可能な走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いた研究を中心に行なったが、前年度とは異なる装置を用いてLEEDも併用して調べた。LEEDでは鋭い回折パターンが得られているもののSTMではまだ原子像が得られていない。試行錯誤を続けているが、こちらも遅れ気味である。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験装置設置場所の建屋の改修工事がコロナ禍で遅れに遅れ、令和3年10月に完了したので、そこから装置を移設し立ち上げて、令和5年3月現在も、装置の調整を鋭意進めている状況である。令和5年度は、引き続き装置の調整を進め、キラル表面であるCu(531)R面とCu(531)S面の表面にキラル分子であるR-およびS-2-ブタノールを低温条件下で吸着させ、吸着状態を低速電子回折(LEED)、昇温脱離法(TDS)、反射赤外吸収分光法(IRAS)により調べる。また、走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて吸着状態を調査する研究は継続する。STM測定の補助として積極的に、理論計算によるシミュレーションを取り入れて研究計画が効率的な推進を継続する。配向分子ビームを用いた研究の準備として、軌道シミュレーションや気相における 反応のキラリティー効果についても継続して進め、可能であれば分子ビームを表面に照射してキラリティーの表面反応への効果を解明する。
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Report
(3 results)
Research Products
(38 results)
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[Presentation] 機能性アルカンチオール自己組織化単分子膜における官能基の反応とイオン化2022
Author(s)
棟安 陸, 室山 瑞穂, 小早川 なの, 津田 泰孝, 坂本 徹哉, 渡部 誠也, 山田剛司, 赤井恵, 岡田美智雄, 吉越 章隆, 加藤浩之
Organizer
第16回分子科学討論会
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