2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of synthesis method of Preyssler-type phosphotungstates and application as functional materials
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21H02028
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
定金 正洋 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10342792)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ポリオキソメタレート / Preyssler / リンタングステート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Preyssler型リンタングステート(Phosphotungstate: PTA) ([P5W30O110Mn+](15-n)-)という分子内に空洞を持ちその中に他の金属を内包することが可能なアニオン性酸化物クラスターに関して、以下の3つの研究を計画し2021年度に研究を始めました。(1) 分子空洞内のカチオンの移動の理解と、空洞内カチオンを自在に変えた分子の合成法の開発、(2) 分子骨格中のWを他の金属に変えた新規物質の合成法の開発、(3) 高収率合成法の開発。
(1)に関しては、我々が独自に見出した、固体状態で加熱することにより分子の外にある対カチオンを分子内に移動させる手法を用いて、これまでに報告のないSr(2+)やBa(2+)カチオンを分子内に内包した新しい3つの化合物の合成に成功しました。
(2)に関しては、分子骨格中のタングステンをモリブデンに置換した化合物の合成に成功していましたが、我々の大学が有する質量を精密に分析できる質量分析装置を用いてモリブデンを最大5つ導入する事が可能であることを突き止めました。また、X線単結晶構造解析とDFTを持ち値手モリブンデンの置換位置に関する知見が得られました。
(3)に関しては、合成条件を最適化することにより、これまでの30%程度のしか得られなかった単離収率を45%程度にまで上がりました。
これらの当初の計画に加えて、新しい項目(4)として機能性材料としての評価にも取り組むことが出来ていいます。コロナウイルスの電子顕微鏡観察用の染色剤として用いたところ、コロナウイルスの姿をきれいに撮影することが出来る事も見出しました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
以下の3つの研究を計画し、2021年度に研究を始めました。(1) 分子空洞内のカチオンの移動の理解と、空洞内カチオンを自在に変えた分子の合成法の開発、(2) 分子骨格中のWを他の金属に変えた新規物質の合成法の開発、(3) 高収率合成法の開発。
(1)(2)(3)の全ての研究項目において成果が得られましたし、更に加えて新しい項目(4)として機能性材料としての評価にも取り組み始めました。
(1)に関しては、これまでに報告のないSr(2+)やBa(2+)カチオンを分子内に内包した新しい3つの化合物の合成に成功しました。
(2)に関しては、分子骨格中のタングステンをモリブデンに置換した化合物の合成に成功していましたが、我々の大学が有する質量を精密に分析できる質量分析装置を用いてモリブデンを最大5つ導入する事が可能であることを突き止めました。また、X線単結晶構造解析とDFTを持ち値手モリブンデンの置換位置に関する知見が得られました。
(3)に関しては、合成条件を最適化することにより、これまでの30%程度にしか得られなかった単離収率を45%程度にまで上げることが出来ています。
(4)に関しては、コロナウイルスの電子顕微鏡観察用の染色剤として用いたところ、コロナウイルスの姿をきれいに撮影することが出来る事も見出しました。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に得られた結果と知見を基に2022年度は以下通り研究を推進します。
(1)に関しては2021年度に得られたSr(2+)やBa(2+)が内包した新規化合物の詳しい構造解析を行います。加えて、空洞内に内包したTb(3+)を移動させる研究にも取り組みます。Preyssler化合物内にTb(3+)を内包した化合物は分子メモリ材料の有力化合物です。
(2)に関しては、論文としてまとめる事に加えて、他の金属をPreyssler分子の骨格に取り組み試みを続けます。具体的には、Preyssler化合物からWを一部取り外した欠損分子の合成に取り組みます。欠損分子が出来たらその欠損部に他の金属を導入することを試みます。
(3)に関しては、更に収率を向上させるために、まず、2021年度に見出した収率が向上した合成反応条件下で生成している化合物の分析を行い、収率が向上した原因を探ります。これと並行して、合成条件のスクリーニングは続けます。
(4)に関しては、我々が持っているPreyssler化合物のコロナウイルス染色性能を調べ、コロナウイルス染色に最適なPreyssler化合物を探します。加えて、Preyssler化合物の酸触媒としての応用も検討します。
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