2015 Fiscal Year Annual Research Report
ナノサイズ球状ポリ酸からなるイオン結晶におけるナノ空間の構築と動的構造制御
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26286001
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
尾関 智二 日本大学, 文理学部, 教授 (60214136)
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2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ構造 / ポリオキソメタレート / 結晶構造制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度作成方法を確立したナノサイズ球状ポリ酸[Mo132O372(CH3COO)30(H2O)72]42-（以下{Mo132}と表記する）のアンモニウム塩及びルビジウム塩結晶について、粉末X線回折パターンの、湿度応答変化を追跡した。また、高エネルギー加速器研究機構の放射光科学実験施設を利用して、結晶周辺の湿度を制御しながら単結晶回折パターンを１秒間隔で測定する手法を確立した。
並行して、ルビジウム塩結晶の作成条件のさらなる検討を行った結果、単斜晶系の結晶を新たに見出すことに成功し、その単結晶構造解析を行った。
一方、昨年度に引き続き、結晶化条件の詳細を検討する前提となる情報を得るために、ナノサイズ球状ポリ酸{Mo132}の溶液内での安定性を解明することを目的として、{Mo132}アンモニウム塩水溶液の吸光度変化を60℃、65℃、70℃、75℃、80℃で追跡した。試料濃度を昨年度の実験に対して10倍にして実験を行ったところ、吸光度変化に濃度依存性が見られることが明らかになった。
さらに、昨年度の吸光度変化追跡の結果、バリウムイオン存在下で{Mo132}が二分子関与する反応が起きており、さらに巨大なナノサイズポリ酸が生成している可能性が示されたため、{Mo132}に塩化バリウムを加えた溶液について米国アルゴンヌ国立研究所の放射光施設APSにて透過力の高い高エネルギーX線を利用して溶液小角散乱実験を行い、溶液中の分子径の変化を追跡した。
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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
ナノサイズ球状ポリ酸[Mo132O372(CH3COO)30(H2O)72]42-（以下{Mo132}と表記する）塩の単結晶状態での湿度応答構造変化追跡手法を確立したことにより、次年度以降、単結晶構造解析により湿度応答格子定数変化を構造化学的に解明できる見通しがついたことは大きな進展である。
一方、溶液内の{Mo132}の吸光度変化について、濃度依存性が見られるという重要な知見を見出したが、その原因の究明については、さらに多くの濃度における実験を行わなければならない。また、{Mo132}と塩化バリウムとの反応過程解明に関しては、APSにおける高エネルギーX線小角散乱を行うことにより、良質なデータを収集することが出来たが、データ量が膨大であるため、解析にかなりの時間を要する見込みである。
以上を総合的に判断すると、本研究は現時点でおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ナノサイズ球状ポリ酸[Mo132O372(CH3COO)30(H2O)72]42-（以下{Mo132}と表記する）単結晶の湿度応答挙動について、予備的実験では、粉末（微結晶）状態と単結晶状態とでは、構造変化を起こす湿度に違いが見られた。そこでまず、湿度調整方法を最適化することにより、単結晶・微結晶両方で統一的条件のもとで構造変化を追跡する手法を確立する。そのうえで、放射光を利用して１秒あるいはそれより短い周期で回折パターンを測定し、構造変化の詳細を明らかにしていく。
また、吸光度に加えてpHも同時にモニターすることにより、溶液中での{Mo132}が起こす反応の機構について明らかにしていくとともに、バリウムイオンなどアルカリ土類イオンと{Mo132}の起こす反応および得られる化合物の構造についても明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
年度末に高エネルギー加速器研究機構の放射光科学研究施設において放射光を利用した単結晶X線回折実験を実施したが、そのための旅費が当初の見込みよりわずかながら少額となった。その時点から新たに消耗品などを購入する手続きを始めることは困難であったうえ、残額が少額であったため、未使用額を新たな物品の購入に充てるよりは、次年度に繰り越し、薬品・実験器具の費用に充てることが、研究目的の達成に貢献すると考え、次年度に繰り越すこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新年度に行う実験のための試料調製に要する薬品の購入に使用する予定である。
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