| Project/Area Number |
21H05023
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section E
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| Research Institution | Institute of Science Tokyo |
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Principal Investigator |
山元 公寿 東京科学大学, 総合研究院, 教授 (80220458)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森合 達也 東京科学大学, 総合研究院, 助教 (60985018)
吉田 将隆 東京科学大学, 総合研究院, 助教 (70869544)
今岡 享稔 東京科学大学, 総合研究院, 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)
春田 直毅 京都大学, 福井謙一記念研究センター, 特定助教 (90784009)
塚本 孝政 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (10792294)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥193,180,000 (Direct Cost: ¥148,600,000、Indirect Cost: ¥44,580,000)
Fiscal Year 2025: ¥27,300,000 (Direct Cost: ¥21,000,000、Indirect Cost: ¥6,300,000)
Fiscal Year 2024: ¥27,300,000 (Direct Cost: ¥21,000,000、Indirect Cost: ¥6,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥27,300,000 (Direct Cost: ¥21,000,000、Indirect Cost: ¥6,300,000)
Fiscal Year 2022: ¥27,300,000 (Direct Cost: ¥21,000,000、Indirect Cost: ¥6,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥83,980,000 (Direct Cost: ¥64,600,000、Indirect Cost: ¥19,380,000)
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| Keywords | ナノ科学 / デンドリマー / デンドリマー サブナノ粒子 サブナノ合金 / サブナノ粒子 / クラスター / サブナノ合金粒子 / 合金粒子 / サブナノ材料 |
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| 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。これまで、元素の原子数・組成を自在に操る精密合成プロセスと設計指針が見当たらず、手付かずの領域として残されていたためである。そこには想像を超える新しい物質群、新しい材料群が存在すると期待されている。本研究は、従来の絨毯爆撃型の物質探索研究ではなく、材料研究の醍醐味でもある所望の機能物質を設計して得る事が特徴である
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| Outline of Annual Research Achievements |
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として期待されている。
本研究は代表者らのサブナノ粒子の超周期表を設計指針として、独自に開発した精密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合金を世界に先駆け創製する内容である。このためには、新物質であるサブナノ粒子のライブラリーを構築することが重要となる。
これまで、サブナノハイブリッド合金を新しい元素材料としてライブラリーを完成させるために、研究をいち早く立ち上げ、着実に研究を推進してきた。デンドリマーへの精密金属集積、サブナノ粒子の合成条件、サブナノ粒子の基礎物性、サブナノ粒子の構造計測のグループに分けて、それぞれのデータを収集した。各種機能性サブナノ粒子は、いずれも対称適合軌道（SAO）モデルに基づく超周期表によって予測されるサブナノ粒子の形状・電子配置に基づいた設計を参考にして、独自に選択した。これまでに、機能性ハイブリッドサブナノ合金の設計と水素発生機能、サブナノ合金合成のための全比率配合条件の開拓、電子・磁気機能を示すサブナノ合金の合成、さらに、サブナノハイブリッド合金の原子構造と機能解明を実施した。計画外の成果として、高分子金属錯体の立体構造解析も可能とした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は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合金を創製する事を目的としている。このためには、数多くのサブナノ粒子を合成し、新物質であるサブナノ粒子のライブラリーを構築することが重要となる。
これまでに、サブナノハイブリッド合金を新しい元素材料としてライブラリーを完成させるために、研究をいち早く立ち上げることができており、特に、精密金属集積、サブナノ粒子の合成条件、サブナノ粒子の基礎物性、サブナノ粒子の構造計測のグループに分けて、それぞれのデータを収集し整理している。
各種機能性サブナノ粒子は、いずれも対称適合軌道（SAO）モデルに基づく超周期表によって予測されるが、機械学習や計算化学を専門とする研究者との親密な共同研究態勢は整っており、水素発生機能を有するサブナノ粒子の合成については論文として成果を発表している。これまでの研究展開からの継続性と得られた知見を基盤として、引き続きサブナノ粒子を合成し、機能評価に努めている。新規のサブナノ粒子の合成と構造確認の難易度の高いが、研究室に既設の低加速エネルギーのSTEMの有効活用により、スムーズに研究を推進できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在の研究は概ね順調に進展している。充実した研究設備をフル活用して、研究の進展をさらに進めたい。さらに、これまで築いてきた、共同研究による連携をさらに親密にして、研究推進の加速を図る予定である。今後の具体的な研究推進方策であるが、研究計画に従い進める。
当初の研究計画外の新しい発見や成果が出ており、問題があるとすれば、研究項目の取捨選択をして、効率よく研究を推進することである。
ただ、今後の研究の大きな発展を考えると「原子ダイナミクス」の追求は科学の根幹に関わる結合論を解明できる未踏の領域であり、新しいサイエンスを誕生させると考えている。従って、ぜひ、ここは今後重点的に追求をしていきたい。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A+: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, more progress has been made in research than expected.
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