Creation of Metal-Organic Frameworks with Periodic Low-Dimensional Semiconductor Structures
| Project/Area Number |
20H02577
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
田中 大輔 関西学院大学, 理学部, 教授 (60589399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪口 明博 関西学院大学, 工学部, 教授 (70452456)
桐谷 乃輔 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (80568030)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 金属-有機構造体（MOF） / 半導体 / 機械学習 / 材料探索 / MOF / 金属-有機構造体 / マテリアルズインフォマティクス / 低次元半導体 |
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| Outline of Research at the Start |
多くの金属-有機構造体（MOF）では、構造の節にあたる部位は複核金属クラスターやその連結構造から構成されている。それらの構造の次元性は多岐にわたり、MOF結晶を無機半導体ナノ構造の集積材料と見做せば、通常のナノ構造体の凝集では実現不可能な多様な集積構造を構築できる。本研究では、研究代表者が開発したマテリアルズインフォマティクスに基づくMOFの合成条件探索技術を駆使し、種々の金属イオンとカルコゲン元素から成る半導体の部分構造を含んだ「低次元半導体集積MOF」の合成法を世界に先駆けて確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、前年度同様に、研究代表者がすでに開発した物質の特性評価を進めながら、多連反応システムを活用し新材料の探索をおこなった。さらに、機械学習から得られた結果から、合成において支配的となる因子を抽出し、次の合成条件を決定するというサイクルを繰り返し新規化合物の効率的探索を実施した。これらの知見に基づき、低次元半導体集積型MOFの合成法確立と結晶化機構の解明を目指し、２０種類以上の新規半導体配位高分子の合成に成功した。
さらに、前年度に引き続き新規MOFの各種物性発現を支配している因子を以下の１～４のスキームに従い特定し、次の合成ターゲットの合成条件探索にフィードバックすることを試みた。
１．単結晶及び粉末X線構造解析により血相構造決定を行った。また、組成と純度の評価としてSEM-EDX、CHN元素分析装置を用いた分析を行った。
２．固体拡散反射紫外可視近赤外吸収スペクトルからバンドキャップを、光電子収量分光（PYS）から価電子帯のエネルギー準位を評価した。また、単結晶X線構造解析より決定した結晶構造を初期構造として第一原理計算によりバンド構造を評価し、各元素がMOFの電子構造にどのように影響するかを計算科学的に明らかにすることを試みた。
３．粉末結晶のキャリア輸送特性の評価として、時間分解マイクロ波分光（TRMC）測定、発光スペクトル測定を行った。
４．合成した新規配位高分子の光触媒特性を評価した。特に、水素発生触媒とCO2還元触媒としての特性を評価した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
