2022 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 / ラジカル状水素 / 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、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た（ステージⅢ）。これまでに、酸化物電極でプロトンと電子の高度な制御によりアミノ酸の高選択合成に成功した。また、CO2やN2さらにはバイオマスなどの安定で利用困難な物質を、ヒドリドクラスターあるいは錯体分子上に発生した高活性水素により有用物質に変換する新規の高難度反応や、光エネルギー変換による高活性水素の生成プロセスを介したCO2固定や化成品の高効率合成を実現した。さらには、二次元界面上での水素終端による高品質グラフェンの合成など、極めて独創性のある新規の反応プロセスを開拓した。
さらに、新しい反応プロセスを見出すだけでなく、水素を使いこなすためには水素分極の変化過程を高度に利用することが重要であるという統一的理解に至ることができた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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