2019 Fiscal Year Annual Research Report
Ambient pressure-induction of high pressure organic synthesis with in-pore super high pressure effect
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17H03039
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
金子 克美 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 特別特任教授 (20009608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 義之 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (20456495)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノ細孔空間 / 超制約効果 / ナノチューブ / 分子間相互作用 / イメージチャージ効果 / 分子シミュレーション / 高圧有機合成反応 / カーボン細孔体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単層カーボンナノチューブ（チューブ径：1.5nm)が反応系に存在すると、大気圧下において、通常約１万気圧の高圧印加が必要なトランスーシクロヘキサンジオール(CHD)およびベータ－Cuフタロシアニン生成反応が進行することを確認した。特にCHD生成反応については、その場赤外分光法を適用して、単層カーボンナノチューブ細孔内での反応経路を確定した。１，２エポキシシクロヘキサン（ECH)からCHDが生成するときに、通常安定なシスーECHよりもSWCNTのナノ空間中ではシスーECHが生成しやすく、１GPaを印加せずにCHDが多量にできることが分かってきた（論文準備中）。またカーボンの1nm以下の細孔空間中に平坦なイオン液体分子を導入すると、従来にないイオンの集合構造が確認された。イオン液体を0.7nm幅のスリット状のカーボン細孔中に導入すると、イオン液体分子が一層で集まれる。その構造をシンクロトロンＸ線を用いて散乱プロファイルを求め、同時に分子（イオン）間相互作用を用いて細孔空間内の分子イオン配置を分子シミュレーションから求め、X線散乱に合う分子間構造を決定した。いわゆるハイブリッドリバースモンテカルロシミュレーションである。これによりカチオンの周りにはより多くカチオンが、アニオンの周りにはより多くアニオンが集合するという特異構造の形成を明らかにした。この原因は極めて小さく空間、その空間をなす壁が導電性であると細孔内のイオンのイメージチャージによって、カチオン同士あるいはアニオン同士の反発が軽減されることが分かってきた（Nature Materials, 2017)。これはナノスケールの導電性空間の特異性の一つである。また１枚のグラフェンとダイヤモンドの間に0.7nm以下の空間があると、極めて顕著な吸湿性を生み出すことも明らかにした(Langmuir, 2017, Carbon ,2018)。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] 523.Mesoscopic cage-like structured single-wall carbon nanotube cryogels2020
Author(s)
Y. Kamijyou, D. Stevic, R. Kukobat, K. Urita , N. Chotimah, Y. Hattori, R. Futamura, F. Vallejos-Burgos, I. Moriguchi, S. Utsumi, T. Sakai, K. Kaneko
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Journal Title
Microporous Mesoporous Materials
Volume: 293
Pages: 109814-109822
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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