機能性メタロマクロサイクルクラスターの創製

• 研究課題/領域番号: 16H04115
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 今岡 享稔 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80398635)
• 研究協力者: 山元 公寿
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: 白金 / クラスター / 触媒 / 金属クラスター / 銀 / 合金 / ナノ材料 / 触媒・化学プロセス / 燃料電池 / ナノ粒子 / 透過型電子顕微鏡 / 多核・クラスター錯体

研究成果の概要

[PtL2]5から[PtL2]12までの多核錯体がすべて生成し、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)にて単離可能であることを見出した。これら構成原子数の明確な白金チオラート[PtL2]xを原料として、Pt-S結合の解離によるチオール脱保護を行うことによって構成原子数が明確な超微小白金クラスター(Pt5-Pt12)を合成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属クラスターは次世代の触媒として大いに期待されている。一般的に気相合成法では質量分割をともなうため、得られる単分散クラスターの量は数ng程度が上限であり、実用には不向きであった。本手法では、バッチ式の化学合成法であるため、mgからgオーダーのスケールが可能であり、精度と合成スケールを併せ持った新しい方法であり、本分野の進展に大きく貢献する。

研究成果

• [雑誌論文] Isomerizations of a Pt4 cluster revealed by spatiotemporal microscopic analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Imaoka Takane、Toyonaga Tetsuya、Morita Mari、Haruta Naoki、Yamamoto Kimihisa
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 55 号: 33 ページ: 4753-4756
  • DOI: 10.1039/c9cc00530g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wet-Chemical Strategy for Atom-Precise Metal Cluster Catalysts (2019)
  • 著者名/発表者名: Imaoka Takane、Yamamoto Kimihisa
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 92 号: 5 ページ: 941-948
  • DOI: 10.1246/bcsj.20190008
  • NAID: 130007649756
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epitaxially Grown Ultra-Flat Self-Assembling Monolayers with Dendrimers (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Imaoka, N. Bukeo, K. Yamamoto
  • 雑誌名: Molecules 巻: 23 号: 2 ページ: 485-485
  • DOI: 10.3390/molecules23020485
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Platinum clusters with precise numbers of atoms for preparative-scale catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Imaoka Takane、Akanuma Yuki、Haruta Naoki、Tsuchiya Shogo、Ishihara Kentaro、Okayasu Takeshi、Chun Wang-Jae、Takahashi Masaki、Yamamoto Kimihisa
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 688-688
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00800-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Finely controlled multimetallic nanocluster catalysts for solvent-free aerobic oxidation of hydrocarbons (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Masaki、Koizumi Hiromu、Chun Wang-Jae、Kori Makoto、Imaoka Takane、Yamamoto Kimihisa
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 3 号: 7
  • DOI: 10.1126/sciadv.1700101
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transformation of Size-controlled Platinum Clusters on the Surface Ligand-exchange Reactions (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Imaoka, S. Tsuchiya, K. Yamamoto
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 45 号: 12 ページ: 1450-1452
  • DOI: 10.1246/cl.160822
  • NAID: 130005475752
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 白金サブナノ粒子触媒の精密合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今岡 享稔
  • 学会等名: 触媒学会 バイオマス変換触媒研究会講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Incremental Synthesis of Atom-precise Cluster Catalysts (2018)
  • 著者名/発表者名: Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: International CSL Forum on Photo and Catalytic Science for Sustainable Society
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Theoretical Investigation on Structural Stability and Catalytic Activity of Platinum Clusters of Low Atomicity (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Haruta, Yuki Akanuma, Akiyoshi Kuzume, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: International Congress on Pure & Applied Chemistry 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Large-amount Synthesis of Atom-precise Metal Clusters (2018)
  • 著者名/発表者名: Takane Imaoka
  • 学会等名: 2018 IMCE International Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 指向性共役オリゴマーの合成と金属集積 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川瑞季, 雨宮史, 山元公寿, 今岡享稔
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 前周期4d/5d金属イオンの自在集積による極小ナノ粒子の創製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 脇坂 聖憲, 今岡 享稔, 山元 公寿
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Atomicity Precise Synthesis of Metal Clusters Using Multinuclear Platinum Ring Complexes as the Precursor (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Akanuma, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 鋳型デンドリマーを用いたガリウムの精密集積とクラスター合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 新井 裕喜, 神戸 徹也, 渡邉 藍子, 今岡 享稔, 山元 公寿
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] デンドリマー骨格の違いがもたらすサイズ制御パラジウムナノ粒子触媒の活性変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北澤 啓和, アルブレヒト 建, 田 旺帝, 今岡 享稔, 山元 公寿
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 担持金属サブナノ粒子の安定性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大西孝明, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 超原子機能を目指したビスマスクラスターの精密合成とポリマー保護 (2018)
  • 著者名/発表者名: 細野 伶奈, 神戸 徹也, 今岡 笙太郎, 今岡 享稔, 山元 公寿
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Atomically-Precise Synthesis of Ptn (n = 5-12) Clusters by Reductive Calcination of Cyclic Multinuclear Platinum Complexes (2017)
  • 著者名/発表者名: 赤沼友貴, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 白金多核錯体を前駆体とした原子数の制御された白金クラスターの合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 赤沼 友貴, 今岡 享稔, 山元 公寿
  • 学会等名: ナノ学会第15回大会
• [学会発表] 水素還元法によるデンドリマーを鋳型とした精密金属クラスター触媒の合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 郡誠, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: ナノ学会第15回大会
• [学会発表] 樹状高分子に内包された白金クラスター触媒の基質形状選択性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤悠登, 神戸徹也, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] Atomically-precise Metal Clusters for Preparative-scale Catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Takane Imaoka
  • 学会等名: Japan-China Joint Interdisciplinary Symposium on Coordination-based Hybrid Materials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preparative-scale synthesis of metal clusters with precise numbers of atoms (2017)
  • 著者名/発表者名: Takane Imaoka, Yuki Akanuma, Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: Gordon Research Conference (Clusters & Nanostructures)
  • 国際学会
• [学会発表] デンドリマーリアクターによる精密白金サブナノ粒子合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 錯体化学若手の会夏の学校2017
  • 招待講演
• [学会発表] Dendrimer-based Electron Rectifier for Efficient Charge Separation (2017)
  • 著者名/発表者名: Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: IUPAC 17th International Symposium on MacroMolecular Complexes (MMC-17)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 運動エネルギーで駆動される界面窒化反応によるGaNの室温合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今岡享稔, 岡田健, 寒川誠二, 山元公寿
  • 学会等名: 第68回コロイド界面討論会
• [学会発表] 原子数制御 Ptn (n = 5_12) のミリグラムスケール合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 赤沼友貴, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 第11回分子科学討論会
• [学会発表] 典型金属集積デンドリマーの構築と機能化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神戸徹也, 渡邉藍子, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 剛直なデンドリマーの空間に内包された白金サブナノ粒子触媒の基質形状選択性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤悠登, 神戸徹也, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] Monodisperse macromolecular metal complexes: A new pathway to atom-precise clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: Takane Imaoka
  • 学会等名: JST&Leibniz Association Workshop Advanced Material Sciences
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Metallo-macrocyclic molecules for precise synthesis of metal clusters at one atom resolution (2017)
  • 著者名/発表者名: 赤沼友貴, 今岡享稔, 春田直毅, 田旺帝, 山元公寿
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 焼成還元法によるデンドリマーを鋳型としたサブナノクラスター触媒の合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 郡誠, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 第7回CSJフェスタ
• [学会発表] デンドリマーを鋳型としたビスマスクラスターの精密合成と発光特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今岡笙太郎, 神戸徹也, 渡邉藍子, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 第7回CSJフェスタ
• [学会発表] 剛直な樹状高分子に内包された白金サブナノ粒子触媒の基質選択性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤悠登, 神戸徹也, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 第7回CSJフェスタ
• [学会発表] Preparative-scale Synthesis of Atomically-precise Platinum Clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: Nano S&T-2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fabrication of Metallodendrimers based on Controlled Metal Assembly (2017)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Kambe, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: Nano S&T-2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 運動エネルギーで駆動される窒素固定反応によるGaNの室温合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今岡享稔, 岡田健, 寒川誠二, 山元公寿
  • 学会等名: 応用物理学会分科会シリコンナノテクノロジー研究集会
  • 招待講演
• [学会発表] 環状白金チオラート多核錯体を前駆体としたPtn (n = 5-12) クラスターの精密合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤沼友貴, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 第6回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2016-11-15
• [学会発表] 環状白金チオラート多核錯体を前駆体とした白金クラスターの合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤沼友貴, 今岡享稔, 山元公寿
  • 学会等名: 錯体化学会第66回討論会
  • 発表場所: 福岡大学 七隈キャンパス
  • 年月日: 2016-09-10
• [備考] 金属サブナノ粒子を分子設計に基づき原子レベルの精度で合成
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/news/reserch/201812yi.html
• [産業財産権] 10以下の金属原子からなる金属サブナノ粒子触媒の合成法 (2016)
  • 発明者名: 山元公寿、今岡享稔、石原健太郎、岡安岳史
  • 権利者名: 山元公寿、今岡享稔、石原健太郎、岡安岳史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-08-24