2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Novel Catalysis using LASER bonding technique
| Project/Area Number |
19K22187
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
櫻井 英博 大阪大学, 工学研究科, 教授 (00262147)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
|
| Keywords | レーザー接合 / レーザーアブレーション / 金属微粒子触媒 / 有機合成 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、「サブナノ秒の狭線幅ジャイアントパルス光の特性を生かし、金属と担体との界面に、通常では生成し得ない活性種を発生させ、それを用いた新規触媒反応の開発を目指す」ものである。具体的には、レーザー接合により貴金属と担体との界面に生じる、低原子価卑金属（０価あるいは１価）を活性中心とする反応開発、および液相レーザーアブレーション技術を用いた、高活性金属ナノ粒子触媒の生成を検討する。
レーザー接合技術に関しては、現在使用しているサブナノ秒NdYAGレーザーよりもCO2レーザーを用いるほうが、より当初の目的を達成できる可能性があると判明したので、最終年度にCO2レーザーを購入し、検討を行うことにした。
一方、レーザーアブレーションに関しては、サブナノ秒レーザーの特徴である、低エネルギー状態でのアブレーション条件を用いることで、これまで困難だった高温領域での有機溶媒中でのアブレーションを実現している。特に今年度は均一分散したポリスチレン保護金属ナノ粒子の調製を中心に検討を行った。その結果、芳香族系溶媒を用いると特異的に粒子サイズが小さくかつ分布の狭い均質なナノ粒子が生成し、かつポリスチレン保護マトリクスとして、極めて長期にわたり安定な分散液を生成することがわかった。現在そのメカニズムについて検討すると同時に、他の手法では得られないAu@PS in tolueneの均一溶液の応用用途を検討しているところである。
また、同様に熱変性の生じやすいタンパク質を保護マトリクスとして用いるために、３重螺旋構造を形成しているコラーゲンI型存在下レーザーアブレーションを行ったところ、コラーゲンの高次構造を保ったまま金ナノ粒子を形成することもわかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の２つの重要なテーマである、レーザー接合技術、およびレーザーアブレーションのうち、前者に関しては方針の修正を行ったところで、最終年度に新たな試みを行う予定であるが、後者に関しては、今後につながる重要な知見が多く見出されており、想定以上に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
レーザ接合技術に関しては、用いてきたレーザー装置をNdYAGレーザーからCO2レーザーに転換する。その購入およびセットアップに時間を要するため、検討は最終年度のしかも最後の時期になることが予想される。そこで、主たる研究対象は、もう一つのテーマであるレーザーアブレーションを中心に検討をおこなう。特に、サブナノ秒レーザー特有のメリットである、高温領域での有機溶媒を用いたアブレーションプロセスを生かし、相転移によるモノリス生成と組み合わせ、これまでにない高分子担持系触媒の開発や、熱変性や不純物を伴わないプロセスとして、生体分子系への応用を目指す。
|
