2022 Fiscal Year Research-status Report
光により合成と結晶化を制御できる金属ナノクラスター連結体の創出とその物性解明
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22K19012
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
根岸 雄一 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (20332182)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 金属クラスター / 光刺激応答 / スルホネート / 銀 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光により、配位子合成を制御することで、金属クラスターの合成を制御することを目指した。金属コアの基盤元素としては、発光特性に着目し、銀（Ag）を選んだ。Agは、チオラート（RS）やスルフォネート（RSO3）30などの配位子と結合性が良いことが知られている。これらの配位子の中で、RSO3－は、銅（Cu）の2価イオンとRSHから合成することができ、またその反応においては光が必要となる。そこで、本研究では、光によりRSO3－の合成を制御することで、Agを基盤元素とする合金クラスターの合成制御に取り組んだ。実験では、まずAg塩とCu塩をアセトンとアセトニトリルからなる混合溶媒に溶解させた。この溶液に、蛍光灯照射下にて、tert-butylthiol（tBuSH）を加えた。こうした条件下では、次の反応が並行して生じると予想される；1）tBuSHもしくは光による金属塩の還元とそれによる合金クラスターの形成; 2）RSO3－の生成; 3）合金クラスター表面へのtBuSとRSO3の配位。こうした反応と並行して、溶媒を少しずつ蒸発させることにより、生成した合金クラスターの結晶化も促進させた（slow evaporation method）。蛍光灯での一週間の光照射後、溶液中に赤色結晶が析出した。単結晶X線構造解析より、主生成物は、Ag54S15(tBuS)20(tBuSO3)12の化学組成を有していることが分かった。このことは、生成物には、RSO3が配位子として含まれていることを示している。こうして得られた生成物には、tBuSとtBuSO3以外に、tBuSHより生成したと推測されるスルフォネート（S）も含まれていた。これらの元素及び配位子の含有は、エレクトロスプレーイオン化質量分析、X線光電子分光、赤外吸収分光、及び核磁気共鳴分光からも確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
期待通り、光により新たな金属クラスターを合成することに成功したため、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られた金属クラスター結晶の電気伝導性と発光特性を解明する。電気伝導性は、超高真空クライオ四探針電気伝導測定技術と粒界・ドメイン界による電子散乱を抑制可能な電極アレー作製技術を駆使することで明らかにする。こうした方法を用いると、伝導機構を明らかにすることも可能である。発光特性に関しては、各温度での量子収率と蛍光寿命を中心に解明に取り組む。この測定に際しては、既に共同研究を開始している、リヨン触媒環境研究所・Aude Demmesence博士（研究協力者）の協力を受ける。得られた結果をもとに、望みの電気伝導性もしくは/及び発光特性を有する金属NCs結晶を得る手段を確立する。
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| Causes of Carryover |
次年度実施予定の光励起性蛍光分光の研究において、装置の改良が必要となったため、一部の研究費を次年度に繰り越した。
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