Chemistry laboratory which contributes to SDGs and is useful during COVID-19 pandemic
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21K02877
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 09080:Science education-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
荻野 和子 東北大学, 理学研究科, 客員研究者 (40004353)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻野 博 東北大学, 理学研究科, 名誉教授 (00004292)
渡辺 尚 宮城教育大学, 大学院教育学研究科高度教職実践専攻, 教授 (20756522)
豊田 耕三 東北大学, 理学研究科, 教授 (50217569)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | マイクロスケール化学実験 / SDGs / 分子レゴ / インクルーシブ教育 / 感染防止 / ロタキサン / 感染リスク回避 / マイクロスケール実験 / 化学実験 / 炎色反応 / 分子足場 / マイクロスケールケミストリー / パンデミック |
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| Outline of Research at the Start |
私たちはこれまで、環境問題、エネルギー問題についての主体的な学習のためにMCを開発してきた。本研究では、この実績を活用し、SDGsのいろいろなゴールの理解につながる実験教材を開発する。エネルギー問題、地域環境・地球環境に関する気体や水についての実験教材を研究する。また、環境にやさしい方法で複雑な構造の化合物をつくりだす化学合成のテーマ、SDGsの理念「社会的包摂」につながるインクルーシブ教育も研究することとした。
現在、コロナ禍のため世界的に学校教育が影響を受けている。ＭＣの特徴を生かして感染リスクを劇的に低減できる実験法を研究する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロスケール化学実験（MC)の新しい展開として、23年度は次の研究を行った。
（1）コロナ禍の中での感染リスクのない実験授業：生徒実験は、感染リスクが高いものの筆頭に挙げられる。2023年度は香川大学教育学部で実験授業を行った。試薬瓶，器具等はすべて各実験者専用のものを用意して感染を防止できることを示した。（2）「インクルーシブ教育のための化学実験：22年度に引き続き「肢体不自由生徒のためのマイクロスケール実験の開発と実践」を筑波大学支援学校の山田一幸教諭の協力のもとに 行い、高校化学基礎と中学理科のいくつかのテーマでMCを開発した。（3）質量測定によるマイクロスケール滴定：ビュレット、ピペットを使わずに質量測定により行う滴定法を考案した。モール法による塩化物イオンの滴定、ヨードメトリーによる過酸化水素の定量を行った。
最先端化学の成果を理解しSDGsのゴールにつながる教材として次の研究を行った。（1）ロタキサンは分子機械を構成する重要な部品の一つである。シクロデキストリン(CDX) に糸通しした1,12-ジアミノドデカン(don)の両末端に異なるコバルト(III)錯体をもつロタキサンを合成した。合成経路を工夫することによりCDXが正方向および逆方向を向いた異性体を作り分けることに成功した。（2）「分子レゴ」におけるハロゲン誘導体のカップリングパートナーとして利用できる、4,7-位にホウ素原子を有するベンゾ[b]チオフェン誘導体の合成について研究した。そのような 4,7-ジボリルベンゾ[b]チオフェンは前述のハロゲン置換ベンゾ[b]チオフェンからも合成しているが、新たにハロゲン原子を持たないベンゾ[b]チオフェンの 4,7-位直接ホウ素化について検討し、当該ベンゾ[b]チオフェン誘導体を合成し、反応の詳細や副生成物に関する情報も得た。
以上の成果を国内外の学会等で発表した。
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Report
(3 results)
Research Products
(26 results)
