2018 Fiscal Year Annual Research Report
気体のダイナミクスを自在に制御するナノ空間の構築と機能発現
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17H03043
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
犬飼 宗弘 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (60537124)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野田 泰斗 京都大学, 理学研究科, 助教 (00631384)
西山 裕介 国立研究開発法人理化学研究所, 科技ハブ産連本部, ユニットリーダー (20373342)
堀毛 悟史 京都大学, 高等研究院, 准教授 (70552652)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 配位高分子 / 固体NMR / 気体貯蔵 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実用温度の室温付近で水素やメタンガスの貯蔵・放出を自在にできるポーラス材料の開発は極めて重要な課題の一つである。それら課題を解決するためには、気体分子、及び材料の骨格の運動・構造を分子レベルで深く理解し、それらの情報を元に、分子設計を行うことが重要である。
H29年度では、広幅化した気体分子のNMRスペクトルを先鋭化させる気体高分解能NMR装置の開発を行った。そしてH30年度では、開発した装置を用いて、水素や二酸化炭素等に対して高いガス吸着量を示すMOF内部のガスの拡散運動を調べた。0.01MPaから2MPaまでの幅広い圧力範囲で、二酸化炭素をMOFに吸着させて、その二酸化炭素の様々な周波数の運動を、2次元交換NMR、縦緩和時間測定、化学シフト異方性解析を組み合わせることにより、明らかにした。その中でも、0.1-1秒の速さで、吸着サイトを極めて遅い速さでホッピングしていることが明らかとなったことは特記すべき内容である。より高い貯蔵量を示す材料の設計指針となり得る。また、力学的圧力を付加した時の配位子の回転速度、及びガス貯蔵の可能性についても調べた。その結果、圧力により、ある程度結晶を変形させても、有機配位子の回転を止めることができなかった。今回、配位高分子をプレス機で錠剤に成形することで、結晶に対して圧力を付加した。今後は、異なる圧力付加方法、また電場や光などを用いた分子回転制御を試行する必要性があると考えている。
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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
昨年度の到達目標は、１．高圧気体MAS NMRによる新たな分子設計の指針獲得、2. 外場による分子回転の自在制御と気体貯蔵、である。１に関して、研究目標の1つである気体分子の固定化につながる新たな知見は得られている。一方、２に関しては、まだ開発段階である。 以上より、「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、有機配位子の回転制御を温度以外で達成できていない。研究目標である室温・5wt%貯蔵を達成するためには、外場等をPCPの適用することで、分子回転の制御を達成する必要がある。今後は、PCPの分子設計を最適化することで、電場と光に分子回転が応答するPCPの合成を試みる。配位子に加えて、金属イオンの条件も幅広く振りながら合成する。系統的合成と配位子の回転運動制御を連携することで、分子回転と気体分子の拡散速度制御を試みる。
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Research Products
(6 results)
