超多元合金の革新的機能開拓と触媒への展開

Research Project

Project/Area Number	21H04684
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	山元公寿東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (80220458)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	今岡享稔東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80398635) 神戸徹也東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (00733495)
Project Period (FY)	2021-04-05 – 2022-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥43,290,000 (Direct Cost: ¥33,300,000、Indirect Cost: ¥9,990,000) Fiscal Year 2021: ¥27,170,000 (Direct Cost: ¥20,900,000、Indirect Cost: ¥6,270,000)
Keywords	サブナノ粒子 / 触媒 / デンドリマー
Outline of Research at the Start	次世代のポストナノ材料として注目されている原子精度のサブナノオーダーの合金粒子（サブナノハイブリッド合金）は、118種類存在する元素を原料に、元素種、原子数、原子組成の組み合わせが無限大に存在する新物質として、化学の分野に残された未開拓のフロンティアである。本研究は申請者が発表したサブナノ粒子の超周期表を設計指針として、独自に開発した原子ハイブリッド法を駆使し、狙った多元素物性を発現するサブナノハイブリッド機能合金を創製し、他に類例を見ない精密無機合成法として実証する事を目的とする。サブナノハイブリッド合金の触媒・光・磁気機能を解明し、未来化学の礎となる新材料を創出したい。
Outline of Annual Research Achievements	1nm程度もしくはそれより小さいサブナノ粒子は、ナノ粒子とは全く異なる電子的機能や反応性を発現できることから、新材料としての研究展開が強く望まれている。特にその触媒活性は興味深く、これまで白金サブナノ粒子においてバルクやナノ粒子には無い活性の発現が明らかとなってきた。本研究では，原子の種類と数を精密に規定できるデンドリマー鋳型を利用した精密な元素配合手法を発展させることで、触媒応用が期待できるサブナノ粒子を様々に合成した。集積には４段階の精密集積が可能なテトラフェニルメタンをコアとした第四世代のフェニルアゾメチンデンドリマー(TPMG４)および、そのコア部位にピリジンを１つ導入した類縁体(PyTPMG4)を用いた。ガリウム、スズ、ビスマス、銅、ルテニウム、白金を中心に、様々な元素種について TPMG4およびPyTPMG4への集積を検討し、これら元素種の精密集積と微細配合を達成した。特にガリウムと白金の配合について，錯形成させる際の溶媒組成によりデンドリマー鋳型への集積順を逆転できることを見出した。これにより精密集積できる数が小さい内側と、数が大きい外側とを制御して配合できるようになり、全比率での精密配合が可能となった。さらに、銅-ルテニウムや、銅-白金-スズなどの精密配合と合金サブナノ粒子の合成を見出すとともに、PyTPMG4を利用した1原子置換型のサブナノ粒子合成手法も開発した。このように、触媒応用が期待される元素種についてTPMG4およびPyTPMG4への精密な集積と微細な配合を行うことで、新しいサブナノ粒子の多彩な合成を実現した。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。