2019 Fiscal Year Annual Research Report

単一構造カドミウムカルコゲニドクラスター群の精密合成と光物性評価

Research Project

Project/Area Number	18J01825
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	高畑遼京都大学, 化学研究所, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2018-04-25 – 2021-03-31
Keywords	クラスター / 精密分離 / 発光性 / カドミウム / カルコゲニド / 新材料
Outline of Annual Research Achievements	本年度は精密分離したカドミウムカルコゲニドクラスターの評価に重点を置いた。その結果、それらの組成、サイズ、構造、光物性を調べることに成功した。いくつかのバンドに分離されたカドミウムカルコゲニドクラスターは透過型電子顕微鏡観察からそれぞれサイズが異なることがわかった。さらに組成や光学スペクトル、SPring-8を用いたX線吸収微細構造解析により、表面あるいは内部の欠陥サイトが発光の性質に大きく影響していることがわかった。また、類似の系の合成過程で、特定の原子数を持つと言われる魔法数カドミウムカルコゲニドクラスターの光学的な特徴を示している事を発見した。これをこれまでノウハウを蓄積してきた質量分析技術をもちいて、これらの魔法数カドミウムカルコゲニドクラスターの組成が決定できるだろう。この結果はこれまでのカドミウムカルコゲニドクラスターの分野で曖昧にされてきた、カドミウムカルコゲニドの構成原子数を明らかにする研究であり、大きなインパクトがあるだろう。この魔法数カドミウムカルコゲニドクラスターの挙動と現在分離精製しているカドミウムカルコゲニドクラスターを合わせて、有機的に結合し論文を執筆中ある。この研究成果によりカドミウムカルコゲニドクラスターの魔法数により踏み込む事ができるだろう。加えて、さらに精密なカドミウムカルコゲニドクラスターを得るため、脂溶性の配位子で保護されたカドミウムカルコゲニドクラスターの合成に着手し、サイズの混ざったクラスターを得る事に成功している。今後このクラスターの精密合成と分離に着手し、研究を進める。当該年度には、合成の過程で偶然得た材料が強い発光を示すことがわかっており、非常に興味深い研究対象となりうる。この発見は今後のクラスター研究に新たな材料群を提案できる興味深い研究対象となるだろう。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究に必要な合成、分離、物性評価の３段階を一通り達成し、世界に先駆けてカドミウムナノ材料の精密分離に成功した。目標を全て達成したわけではないが、十分発表可能なデータとインパクトのある論文を執筆可能な段階にあり、昨年度でこれらの成果をまとめて論文を執筆する段階まで進んでいる。また、現時点で論文作成に必要な補助データについては、残りの一年で追加で実験を重ねる。以上のことから、本研究は概ね順調に進行していると言える。
Strategy for Future Research Activity	本研究の研究対象である材料を今まで、分離手法に着目して選択していたが、今後はさらに単純な系での検討を進めたい。水溶性の配位子では官能基の種類が多く、系が複雑になってしまうが、脂溶性の配位子で合成を進めることで、より精密な分離や物性の精密制御が達成できると考えている。さらに、原子の変換技術をクラスターに用いることで意図的に構造や組成を変化させ、カドミウムカルコゲニドクラスターにさらなる物性を持たせる研究を次の一年で展開する予定である。