2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development and application of nanocarbons confined in zeolites
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21H01761
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
田中 秀樹 信州大学, 学術研究院総合人間科学系, 教授 (80376368)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 真伸 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00271916)
宮本 和範 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (40403696)
西原 洋知 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (80400430)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ナノカーボン－ゼオライト複合体 / 固体蛍光体 / カルビン / 黒体放射発光素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ゼオライトの細孔内に0－3次元ナノカーボンを生成させ，かつ，それらをゼオライトフレームワーク内に制約することで，多様な機能性を発現するナノカーボン－ゼオライト複合体群を創製することを目的とし，以下の①および②に取り組んできた。① ゼオライトのケージ型細孔空間を反応場とするship-in-a-bottle合成によって，0次元ナノカーボン(0-NC)を生成させ，ケージ間をつなぐネック細孔による隔離効果により，0-NC間の接触による消光を防止する。これによって0-NCを高濃度で配置することを可能とし，高輝度な固体蛍光体を開発する。② 1次元または3次元細孔を有するゼオライト内に，1次元または3次元ナノカーボン(1-NC／3-NC)を制約した1-NC／3-NC－ゼオライト複合体創製についての検討を行い，新規半導体や黒体放射発光素子の開発指針を確立することを目指す。
2023年度は，主に②について計算科学的手法による検討を行った。種々の鋳型ゼオライトのうち，ITW，MTF，NSI，RWR型については，C2分子を細孔内に制約させたところ，カルビンが安定に生成したが，ABW，APC，LAU，RTE型では，C2分子が細孔壁と反応し，カルビンが生成しないことが分かった。しかし，RTEおよびAPC型ゼオライトについては，C2分子の反応熱による系の温度上昇を抑制し，系を冷却するならば，カルビンが安定に生成されることが分かった。また，ITWおよびAPC型ゼオライト細孔内における無限長カルビンは，真空中(直線構造)とは異なり，リップル構造となった。そこで，直線およびリップル構造を持つカルビンのバンドギャップを計算したところ，約0.1 eVの差が生じることが明らかとなった。これは，細孔内の制約効果によるものであり，ゼオライトの構造によってカルビンの物性を制御できることを示唆する結果と言える。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Chemistry of zipping reactions in mesoporous carbon consisting of minimally stacked graphene layers2023
Author(s)
T. Xia, T. Yoshii, K. Nomura, K. Wakabayashi, Z.-Z. Pan, T. Ishii, H. Tanaka, T. Mashio, J. Miyawaki, T. Otomo, K. Ikeda, Y. Sato, M. Terauchi, T. Kyotani, and H. Nishihara
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Journal Title
Chem. Sci
Volume: 14
Pages: 8448－8457
DOI
Peer Reviewed
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