2021 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of novel reaction processes by precise control of highly active hydrogen
| Project Area | HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions |
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| Project/Area Number |
18H05517
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山内 美穂 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (10372749)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉信 淳 東京大学, 物性研究所, 教授 (50202403)
張 浩徹 中央大学, 理工学部, 教授 (60335198)
島 隆則 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (60391976)
藤田 健一 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (80293843)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | プロトン / 原子状水素 / ヒドリド / 高選択反応 / 高難度反応 / 高効率反応 / 新プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高密度凝集や高速移動等の材料中の水素が示す個別の水素機能の高度化と融合により、多彩な高次水素機能を誘起、次々世代のエネルギー変革等にも資する革新的材料・デバイス・反応プロセスを創成する。これらの研究を通じて変幻自在な水素の性質を人類が“使いこなす”ための指導原理となる新たな水素科学(=ハイドロジェノミクス)を構築することを、本領域の目的とする。本計画研究では、(水素)クラスター、薄膜、ナノ粒子などのナノ構造体の高活性界面の高度利用により、高活性水素による新規反応プロセスを創出する。具体的には、水素の反応プロセス促進機能の高度化と他の水素機能との融合により、多様な高活性水素を効果的に高活性化・精密制御できる界面反応場を構築することにより高次水素機能を誘起して、温和な条件での物質変換を実現する新しい反応場を構築し、高活性水素に応じた有用物質への変換プロセスを創出する。
本年度は、昨年度に引き続き、ナノ構造体界面で生成する高活性水素の高度利用による高選択および新規の物質変換プロセスの開拓を行うとともに、領域内で開発される薄膜およびナノ粒子界面を活性化することで、高選択的物質変換にとりくむ（ステージI、II)。さらに、高次水素機能と高活性水素の反応促進機能の有機的な結合によって生まれる新しい機構概念に基づき、新規の反応開拓を進める（ステージⅢ）。
その成果として、アンモニア合成ナノ合金解明での得意な高選択反応性、二次元界面における良質なグラフェンの製造の高品質材料合成、遷移金属ヒドリドクラスターを利用した高付加価値物質の合成やヘテロリスクラスターを使ったセルロース分解などの高難度反応、光エネルギーを高度に利用する錯体クラスターを使った高効率物質変換を達成することができた。さらには、領域内での共同研究により、材料中の水素の可視化など新しい水素の機能を開拓した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
高活性水素を用いた新規の反応プロセスの開拓に成功している。また、班内外の共同研究を通じて、新しい高活性水素の機能開拓を開始し、いくつかの新しい知見を見出した。また、領域内の連携により、ハイドロジェノミクスについて論文を発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
分担者の研究目的はほぼ達成される見込みである。来年度は、高活性水素を用いた反応プロセス促進についての原理について議論し、反応プロセスにおけるハイドロジェノミクスの学理を構築するつもりである。
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