Elucidation of synthesis mechanism and functions of metal-cluster connected structures

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02698
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: Yuichi Negishi 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (20332182)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 金属クラスター / 連結構造体 / 応用

Outline of Final Research Achievements

In this research, we found the following four points about thiolate (SR)-protected gold-platinum alloy (Au4Pt2) clusters ([Au4Pt2(SR)8]0); 1) [Au4Pt2(SR)8]0 is a metal cluster that can be used as a building block to form one-dimensional (1D) connected structures (1D-CS) via inter-cluster Au-Au bonds (aurophilic bond); 2) Although all [Au4Pt2(SR)8]0 clusters have similar structures, the intra-cluster ligand interactions vary depending on the ligand structure. As a result, the distribution of the ligands in [Au4Pt2(SR)8]0 changes depending on the ligand structure; 3) The differences in the distributions of the ligands influence the Inter-cluster ligand interactions, which in turn affects the formation of 1D-CS and changes the connected structure; and 4) The formation of 1D-CS decreases the band gap of the clusters. These results demonstrate that we need to design Intra-cluster ligand interactions to produce 1D-CS with desired connecting structures.

Free Research Field

ナノ材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金属クラスターは、その電気伝導性や磁気特性を活かしたデバイスとしての応用が期待されている。しかしながら、金属クラスターをデバイスへと応用するためには、金属クラスターをある程度の大きさまで連結させる必要がある。本研究では、配位子保護金属クラスターからなる1次元連結構造体の形成においては、クラスタ－内の配位子間相互作用を制御することが非常に重要であるという概念を生み出した。本研究にて得られた知見により、今後は、配位子保護金属クラスターよりなる集積構造体の制御、さらに、その特質を活かした材料創製が飛躍的に加速すると期待される。