2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of stable and functionalized asymmetry metal cluster catalysts
Publicly Offered Research
| Project Area | Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number |
19H04595
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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) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 金属クラスター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属ナノクラスターをデバイスとして応用するためには、金属ナノクラスターをある程度の大きさまで集積させる必要がある。しかしながら、現状では、集積化に適した構成単位ナノクラスターの種類は極めて限られており、それゆえ、集積化に必要な要素や、集積化により創出される物性や機能についても、殆ど情報が得られてはいない。本研究では、チオラー ト(SR)保護 Au4Pt2 合金ナノクラスター([Au4Pt2(SR)8]0)について、次の 4 つを明らかにした；1) [Au4Pt2(SR)8]0 は、Au－Au 結合を介した一次元(1D)連結構造体の構成単位となり得る金属ナノクラスターである。2)いずれの[Au4Pt2(SR)8]0 も類似した幾何構造を有しているが、ナノクラスター内での配位子間相互作用は官能基構造に依存して異なっており、このことも関係して、配位子の広がり方も官能基構造に依存して異なっている。3)配位子の広がり方の違いに起因して、ナノクラスター間での配位子間相互作用が変化し、それにより、1D 連結構造の形成有無や連結構造が変化する。4) 1D 連結構造体の形成は、バンドギャップの減少を誘起する。これらの結果は、望みの連結構造を有する 1D 連結構造体を創製するためには、ナノクラスタ－内の配位子間相互作用の制御から行う必要があることを示している。 こうした知見は、目的の集積構造及び機能を有する金属クラスター集積体を創製する上での明確な設計指針に繋がると期待される。
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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
本研究の達成目標は以下の通りである。
1) 不斉触媒能の期待できる金属コアの幾何構造由来の光学異性体に着目し、その不斉触媒能と構造―物性相関を解明する。
2) 安定性向上の観点から，それらから成るMOFも創成し，その不斉触媒能と構造―物性相関も解明する。
3) これらの研究を通して，高活性かつ高安定性を有するアシンメトリーAun(SR)mクラスター触媒の創成を実現するとともに，本領域の目指す，「金属中心の非対称配位圏の定量的設計に基づく高次分子機能の創出」など，本新学術領域研究の全ての目的に貢献する。
既に1)と2)については構造体の創製を達成しているため、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本領域研究者の物質系との複合化/組織化による新規機能創出を視野に，得られたアシンメトリーAun(SR)mクラスターの不斉触媒能以外の基本物性についても理解を深める。具体的には，発光特性，レドックス挙動，導電性などを明らかにする。発光特性は，本学にある二次元フォトルミネッセンス測定装置により測定を行う。レドックス挙動は，電気化学装置を用いて測定を行う。導電性についても電気化学測定装置により測定を行う。発光特性に関しては，A01班の湯浅ら（東京理科大）やA04班の中嶋ら（奈良先端大）と協力することで，キラルフォトルミネッセンスについても明らかにしたい。得られた物性情報を構造情報と付き合わせることで，アシンメトリーAun(SR)mクラスター及びその異原子ドープクラスターにおける構造－物性相関を明らかにするとともに，高次機能の創出に対する明確な設計指針を確立する。
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[Journal Article] Understanding and designing one-dimensional assemblies of ligand-protected metal nanoclusters2020
Author(s)
Sakiat Hossain, Yukari Imai, Yuichi Motohashi, Zhaoheng Chen, Daiki Suzuki, Taiyo Suzuki, Yuki Kataoka, Momoko Hirata, Tasuku Ono, Wataru Kurashige, Tokuhisa Kawawaki, Takahiro Yamamoto and Yuichi Negishi
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Journal Title
Materials Horizons
Volume: 7
Pages: 796--803
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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