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2022 Fiscal Year Research-status Report

気相極低温分光で捉える有機配位子保護金属クラスターの構造ゆらぎとその起源

Research Project

Project/Area Number 22K14649
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

村松 悟  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (40837796)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Keywords構造ゆらぎ / 金属クラスター / 分子クラスターラジカルイオン / 衝突誘起解離 / クラスター開裂 / 極低温イオントラップ / 光解離分光 / 電荷共鳴相互作用
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,有機配位子によって表面保護された金属クラスターを主な対象としながら,「構造ゆらぎ」(クラスターコア構造の柔軟な変化)に起因する電子状態変化や機能発現を明らかにすることを目的としている。そのためには気相環境下での分光分析が最適な手法であると考え,そのための装置開発も進めている。2022年度に得た主要な成果は以下の通りである。
(1) 不活性緩衝ガスとの衝突により,準閉殻電子配置を持つ偏平型ホスフィン保護金クラスター[Au9(PPh3)8](3+)の構造ゆらぎが誘起され,その結果として価電子数の変化を伴うクラスターコア開裂が生じることを,質量分析とDFT理論計算によって明らかにした。この成果を学術論文としてまとめ,現在投稿中である。
(2) 極低温イオントラップ-光解離分光装置の立ち上げの過程でテスト試料として用いた二硫化炭素2量体クラスターラジカル正イオン([(CS2)2]((dot)+))において,可視光解離スペクトルの形状が顕著な温度依存性を示すことを見出した。CASSCF法に基づく量子化学計算を併用することで,このスペクトル変化が構造ゆらぎに伴うクラスター内電荷共鳴相互作用の強さの変化に起因することを突き止めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究開始当初は有機配位子保護金属クラスターの極低温光解離分光を進めることだけを計画していたが,研究を進める中で以下の思いがけない発見に恵まれたため,当初の計画を越えて研究を進展させることができたと評価する。
(1) 不活性緩衝ガスとの衝突によって金属クラスターの構造ゆらぎを誘起できることを見出したこと。特に準閉殻電子配置を持つ金クラスターに着目したことで,これまでほとんど報告のなかった価電子数の変化を伴うクラスター開裂を観測できたこと。
(2) 分子クラスターラジカルイオンにおいても室温程度で構造ゆらぎが生じ,電子状態に敏感に反映されるさまを明らかにできたこと。

Strategy for Future Research Activity

本年度の発見をさらに発展・深化させるべく,衝突誘起解離質量分析法を他の金属クラスター系にも適用し,構造ゆらぎに起因する特異な解離パターンの探索を進めていくことを計画している。また,極低温光解離分光法を他の分子クラスターや有機配位子保護金属クラスターへと適用し,構造ゆらぎに伴う電子状態の変化や,それに伴い発現する機能を明らかにする。

  • Research Products

    (37 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Gas‐Phase Characterization of Hypervalent Carbon Compounds Bearing 7‐6‐7‐Ring Skeleton: Penta‐ <i>versus</i> Tetra‐Coordinate Isomers2023

    • Author(s)
      Muramatsu Satoru、Ohshimo Keijiro、Shi Yuan、Kida Motoki、Shang Rong、Yamamoto Yohsuke、Misaizu Fuminori、Inokuchi Yoshiya
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 29 Pages: e202203163

    • DOI

      10.1002/chem.202203163

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic Interaction between Aromatic Chromophores in Dibenzo-Crown Ether Complexes with Alkali Metal Ions Investigated via Cold Gas-Phase Spectroscopy2023

    • Author(s)
      Kida Motoki、Ujihira Tomoyuki、Kubo Mayuko、Muramatsu Satoru、Ebata Takayuki、Inokuchi Yoshiya
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 127 Pages: 3210~3220

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.3c01447

  • [Journal Article] Temperature effect on photoelectron spectra of AuCO2-: Relative stability between physisorbed and chemisorbed isomers2022

    • Author(s)
      Iwamoto Masashi、Koyasu Kiichirou、Konuma Takeki、Tsuruoka Kazuyuki、Muramatsu Satoru、Tsukuda Tatsuya
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 803 Pages: 139823~139823

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2022.139823

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] One-Dimensionally Conjugated Carbocyanine Dyes Isolated under Cold Gas-Phase Conditions: Electronic Spectra and Photochemistry2022

    • Author(s)
      Muramatsu Satoru、Tokizane Takayuki、Inokuchi Yoshiya
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 126 Pages: 8127~8135

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.2c05111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lanthanide and Actinide Ion Complexes Containing Organic Ligands Investigated by Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy2022

    • Author(s)
      Hirata Sakiko、Kusaka Ryoji、Meiji Shogo、Tamekuni Seita、Okudera Kosuke、Hamada Shoken、Sakamoto Chihiro、Honda Takumi、Matsushita Kosuke、Muramatsu Satoru、Ebata Takayuki、Kajiya Daisuke、Saitow Ken-ichi、Ikeda Toshiaki、Hirao Takehiro、Haino Takeharu、Watanabe Masayuki、Inokuchi Yoshiya
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 62 Pages: 474~486

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.2c03618

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Cold Gas-Phase Spectroscopy of Chemical Intermediates Formed in Solution: Development of Electrospray-Based Isolation Systems for Short-Lived Ions2023

    • Author(s)
      Satoru Muramatsu, Yoshiya Inokuchi
    • Organizer
      Gaseous Ions: Structures, Energetics and Reactions, Gordon Research Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ベンゾクラウンエーテル-アンモニウムイオン錯体の光誘起反応2023

    • Author(s)
      坂本知優,村松悟,久保麻友子,合田遼介,井口佳哉
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
  • [Presentation] Hypervalent Carbon and Iodine Compounds Investigated by Cryogenic Gas-Phase Spectroscopy2023

    • Author(s)
      Satoru Muramatsu, Akihito Matsuyama, Daiki Iwanaga, Keijiro Ohshimo, Motoki Kida, Yuan Shi, Rong Shang, Yohsuke Yamamoto, Fuminori Misaizu, Yoshiya Inokuchi
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
  • [Presentation] Hypervalent iodine compound in the gas phase: observation and assignment of vibronic structures of (C5H5N)2I+2022

    • Author(s)
      Satoru Muramatsu,Akihito Matsuyama,Yoshiya Inokuchi
    • Organizer
      第37回化学反応討論会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 極低温気相分光によるアルキルアンモニウムイオン-クラウンエーテル包接錯体の立体構造とその炭素鎖長依存性の解明2022

    • Author(s)
      合田遼介,金沢紗矢,町田栞,村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [Presentation] ホスト・ゲスト化合物の極低温気相分光2022

    • Author(s)
      村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [Presentation] ”気相+極低温”が拓く分子分光学:ホストゲスト錯体と超原子価化合物への展開2022

    • Author(s)
      村松悟
    • Organizer
      ケムサロン(広島大学理学部化学科)
  • [Presentation] 1次元共役シアニン色素の極低温気相分光:電子スペクトルの帰属と光解離過程2022

    • Author(s)
      村松悟, 時實崇之, 井口佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] 偏平型ホスフィン保護金クラスターAu9(PPh3)83+の衝突誘起解離:準閉殻電子構造および異種金属ドープの効果2022

    • Author(s)
      中東祐貴, 村松悟, 重田翼, 高野慎二郎, 佃達哉, 井口佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] 極低温気相分光による超原子価ヨウ素化合物(C5H5N)2I+の振電構造の観測と帰属2022

    • Author(s)
      岩永大輝, 松山晃仁, 村松悟, 井口佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] ジシアノベンゼンの光アリル化反応の中間体気相分光: 置換基位置が反応機構に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      合田 遼介, 村松 悟, 井口 佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] 極低温光解離分光装置の開発と分子クラスターラジカルイオンへの適用2022

    • Author(s)
      小山 雅大, 入口 時代, 廣川 靖明, 松山 晃仁, 村松 悟, 井口 佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] 短寿命反応中間体の気相単離機構の開発と気相分光の試み2022

    • Author(s)
      金沢 紗矢, 町田 栞, 木田 基, 村松 悟, 井口 佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] 溶液混合により生成する反応中間体の質量分析と極低温気相分光の試み2022

    • Author(s)
      町田 栞, 金沢 紗矢, 村松 悟, 井口 佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] 量子化学計算による, ランタノイド/マイナーアクチノイド錯イオンの構造探索とSEIRAスペクトルとの比較2022

    • Author(s)
      爲國 誠太, 平田 早紀子, 明地 省吾, 村松 悟, 井口 佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] シアニン色素の気相光解離スペクトルの測定と解析: 構造探索と光異性化過程の検討2022

    • Author(s)
      時實 崇之, 村松 悟, 井口 佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] ジグリコールアミド骨格配位子のコンビナトリアル合成とランタノイド錯体の表面増強赤外吸収分光2022

    • Author(s)
      奥寺 洸介, 村松 悟, 平尾 岳大, 灰野 岳晴, 井口 佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] 低真空下でイオンを集束させる”イオンカーペット”の試作と性能評価2022

    • Author(s)
      入口 時代, 小山 雅大, 村松 悟, 井口 佳哉
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
  • [Presentation] Collision-induced dissociation of phosphine-protected oblate gold clusters [Au9(PPh3)8]3+ and [MAu8(PPh3)8]2+ (M = Pd, Pt)2022

    • Author(s)
      Satoru Muramatsu, Yuki Nakahigashi, Tsubasa Omoda, Shinjiro Takano, Tatsuya Tsukuda, Yoshiya Inokuchi
    • Organizer
      2022 Atomically Precise Nanochemistry Conference, Gordon Research Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超原子価ヨウ素化合物(C5H5N)2I+の極低温気相分光:振電構造の観測2022

    • Author(s)
      岩永大輝,松山晃仁,村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      2022年日本化学会中国四国支部大会
  • [Presentation] 気相孤立イオンの構造評価のための極低温光解離分光装置の開発2022

    • Author(s)
      小山雅大,入口時代,村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      2022年日本化学会中国四国支部大会
  • [Presentation] 高効率にイオンを輸送する気相光解離分光装置の設計と開発2022

    • Author(s)
      入口時代,小山雅大,村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      2022年日本化学会中国四国支部大会
  • [Presentation] 衝突誘起解離質量分析を用いたホスフィン保護金クラスターAu9(PPh3)83+の構 造評価2022

    • Author(s)
      中東祐貴,村松悟,重田翼,高野慎二郎,佃達哉,井口佳哉
    • Organizer
      2022年日本化学会中国四国支部大会
  • [Presentation] Gas-Phase Spectroscopy of Cryogenically Cooled Molecular Ions: A Case Study of Cyanine Dyes2022

    • Author(s)
      Satoru Muramatsu
    • Organizer
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Kota Kinabalu (ICPAC Kota Kinabalu 2022)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 気相極低温分光法を用いた超原子価ヨウ素化合物[(C5H5N)2I]+の構造評価2022

    • Author(s)
      村松悟,松山晃仁,岩永大輝,井口佳哉
    • Organizer
      第49回有機典型元素化学討論会
  • [Presentation] Carbocyanine Dyes Isolated under Cold Gas-Phase Conditions: Electronic Spectra and Photochemistry2022

    • Author(s)
      時實崇之,村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      The 19th Nano Bio Info Chemistry Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of gas-phase isolation systems for short-lived chemical intermediates in solution and their gas-phase spectroscopy2022

    • Author(s)
      金沢紗矢,町田栞,木田基,村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      The 19th Nano Bio Info Chemistry Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Theoretical Study on the Structure of Lanthanide/Minor Actinide Ion Complexes with Organic Ligands2022

    • Author(s)
      爲国誠太,村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      The 19th Nano Bio Info Chemistry Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Combinatorial Synthesis of Diglycolamide Ligands and Infrared Spectroscopy of their Lanthanide Complexes2022

    • Author(s)
      奥寺洸介,村松悟,平尾岳大,灰野岳晴,井口佳哉
    • Organizer
      The 19th Nano Bio Info Chemistry Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cold gas-phase spectroscopy of chemical intermediates produced by the mixing of reactant solutions2022

    • Author(s)
      町田栞,村松悟,井口佳哉
    • Organizer
      The 19th Nano Bio Info Chemistry Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 広島大学研究者総覧(村松悟)

    • URL

      https://seeds.office.hiroshima-u.ac.jp/profile/ja.3dba8870e6d84c32520e17560c007669.html

  • [Remarks] 広島大学大学院先進理工系科学研究科構造物理化学研究室

    • URL

      https://inokuchilab.hiroshima-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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