2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on chemical reactions in single-walled carbon nanotube hollow cores for prebiotic synthesis of organic molecules
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20K20946
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川崎 晋司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40241294)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 生物有機物 / 電気化学還元 / 擬高圧力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命の起源を知るうえでアミノ酸などの生物有機分子が地球初期にどのように生成したかを理解することは重要である。しかし、初期地球における生物有機分子の生成に関する実験例は多くない。このような実験が少ない理由として高圧力実験において実験セルの準備は大変で実験数をこなすのは容易ではないことがあげられる。また、窒素ガスのような安定な分子から生物有機分子を生成するには高エネルギーが必要であり、高圧環境下でこうした反応実験を実施しようとするとさらに難しくなる。今回はこうした実験的困難さを単層カーボンナノチューブ（SWCNT）のチューブ内部の擬高圧力場と高エネルギー反応といえる電気化学反応を組み合わせて打破しようと試みた。直接的な研究目標であった擬高圧環境下で無機物から生物有機物を合成することはできなかったが、いくつかの興味深い事象を見出すことができた。SWCNTに内包された硫黄はバルク試料とは異なるラマンスペクトルとなること、また、チューブ径の異なるSWCNTに内包された硫黄のラマンスペクトルは異なっておりチューブ径に依存して分子構造が変化することを見出した。さらに、鉄硫化物内包SWCNTを電極とし、CO2の電気化学還元を実施したところ、単純なCOとは異なる還元生成物が得られチューブ内反応の特異性が示された。今回の研究の学術的な意義はSWCNTのチューブ内空間のもつ特異性を実験的に示したことがまずあげられる。また、この特異な空間で二酸化炭素の電気化学還元実験を行うことができることを示し、かつその還元生成物の分析を実施できたことも実験の幅を広げる意味で有意義な成果である。さらに、こうした実験を通して初期地球の生物有機物の生成に関して議論できることを示したことは今後の研究の進展につながる意義深い試みである。
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[Journal Article] Flexible Photocatalytic Electrode Using Graphene, Non-noble Metal, and Organic Semiconductors for Hydrogen Evolution Reaction2021
Author(s)
Kohei Kondo, Yusuke Watanabe, Junya Kuno, Yosuke Ishii, Shinji Kawasaki, Masashi Kato, Golap Kalita, Yoshiyuki Hattori, Oleksandr Mashkov, Mykhailo Sytnyk, and Wolfgang Heiss
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Journal Title
Energy Technology
Volume: 9
Pages: 2100123-1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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