Development of functional superatomic clusters with group 14 or group 15 elements

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05538
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Kambe Tetsuya 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (00733495)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 超原子 / 量子材料 / クラスター

Outline of Final Research Achievements

In our previous work, a superatomic cluster with aluminum atoms was reported. In this work, a change in the constituent element was achieved. In addition, the synthesis of functional superatomic clusters composed of tin, a Group 14 element, or bismuth, a Group 15 element, was investigated. Subnano-sized bismuth particles were successfully prepared by using a dendrimer template. In the case of tin clusters, it was found that the cluster could be stably synthesized by adding one atom of iron. The magnetic and luminescent functions of the alloy cluster were revealed, which was synthesized from a dendrimer precursor with Fe1 and Sn12 atoms.

Free Research Field

無機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超原子は、原子の様な特性を発現する数個の原子から構成される金属クラスターである。これは価電子の数で特性が制御できることから希少元素の代替の可能性が注目されている。こうした超原子はこれまで、気相での微量合成は行われていたが材料として利用可能な量合成への展開は困難であった。本研究では樹状高分子を鋳型とした錯形成による金属原子数制御手法を駆使することで、超原子の液相での合成を検討した。特に14族および15族元素の利用を実現できれば機能発現可能な超原子が開拓できると設計した。本研究で開拓した14族および15族元素の原子数規定手法及び超原子合成手法は、今後の超原子の液相合成の重要な成果となった。