• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

イオン移動度質量分析法による多元素クラスターの幾何構造と反応機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17J02017
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関東北大学

研究代表者

永田 利明  東北大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードクラスター / 幾何構造 / イオン移動度分析 / 質量分析 / 酸化マンガン / 酸化セリウム / 金ナノ粒子 / 反応性 / 一酸化窒素
研究実績の概要

研究期間の第3年度(最終年度)であった当年度は、昨年度までに引き続きイオン移動度質量分析法を用いた気相クラスターの研究を行った。前年度までの研究で当初の目標は最低限達成できたものと考えられるため、研究最終年度としては研究課題の総まとめと今後の展開への繋がりを企図し、前年度までの研究の延長として酸化セリウムを基本としたクラスター化学の研究について補足的な実験や理論計算を進めたほか、これまでの研究で確立した実験装置・研究手法を他の研究対象、具体的には酸化マンガンを基本とした気相クラスターの系へと展開した。
これまでに研究した金・酸化セリウム複合クラスターと一酸化炭素(CO)分子の反応では、付加反応の過程でクラスターの構造が大きく変化することがイオン移動度質量分析法の測定結果より示された。このように大きな構造変化を伴うことが理論計算から予測されている他のクラスター・気体分子反応として、酸化マンガンクラスターと水分子の反応が挙げられる。本研究の実験手法は、反応による構造変化を検出できることがこれまでの研究で示されたため、酸化マンガンクラスターが関与する反応の解析は有望な研究テーマと考えられる。酸化マンガンクラスター自体、気相中での構造は明らかになっておらず、例えばMn4O4+には先行研究によって異なる構造が提案されている。そこで酸化マンガンクラスターの構造研究をイオン移動度質量分析法により進めた。実験から、種々の組成の酸化マンガンクラスターに対応する衝突断面積の値を得ることができた。これを量子化学計算の結果と比較して構造の同定を進めた。Mn4O4+はこれまでに環状構造とコンパクトな立体構造の2通りの提案があったが、実験結果とより整合するのは環状構造であった。他のサイズ・組成のクラスターについても構造の同定を進めた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Begum Rokeya University(バングラデシュ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Radboud Universiteit Nijmegen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Radboud Universiteit Nijmegen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure Assignment and Separation of Isomers of Palladium Oxide Cluster Anions Studied by Ion Mobility Mass Spectrometry2020

    • 著者名/発表者名
      M. Abdul Latif, Toshiaki Nagata, Motoyoshi Nakano, Keijiro Ohshimo, Fuminori Misaizu
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: - 号: 17 ページ: 9604-9610

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c01847

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural Evolution of Iridium Oxide Cluster Anions IrnOm- (n = 5-8) with Sequential Oxidation: Binding Mode of O Atoms and Ir Framework2019

    • 著者名/発表者名
      R. Tomihara, K. Koyasu, T. Nagata, J. W. J. Wu, M. Nakano, K. Ohshimo, F. Misaizu, T. Tsukuda
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 123 号: 24 ページ: 15301-15306

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b02935

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometrical Structures of Gas Phase Cerium Oxide Cluster Cations Studied by Ion Mobility Mass Spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nagata, J. W. J. Wu, M. Nakano, K. Ohshimo, F. Misaizu
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 123 号: 27 ページ: 16641-16650

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b01378

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compositions and Isomer Separation of Palladium Oxide Cluster Cations Studied by Ion Mobility Mass Spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      M. Abdul Latif, Jenna W. J. Wu, Toshiaki Nagata, Motoyoshi Nakano, Keijiro Ohshimo, Fuminori Misaizu
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 28 ページ: 17580-17587

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b03750

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structures of Rhodium Oxide Cluster Cations Rh7Om+ (m = 4-7, 12, 14) Revealed by Infrared Multiple Photon Dissociation Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Mafune, Kohei Koyama, Toshiaki Nagata, Satoshi Kudoh, Tomokazu Yasuike, Ken Miyajima, Douwe M. M. Huitema, Valeriy Chernyy, Joost M. Bakker
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 10 ページ: 5964-5971

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b11068

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structures of stoichiometric sodium oxide cluster cations studied by ion mobility mass spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      Motoyoshi Nakano, Yudai Ishimura, Riki Hotta, Daiki Hebiguchi, Toshiaki Nagata, Fuminori Misaizu
    • 雑誌名

      Chinese Journal of Chemical Physics

      巻: 32 号: 2 ページ: 193-199

    • DOI

      10.1063/1674-0068/cjcp1812295

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adsorption of Multiple NO Molecules on Rhn+ (n = 6, 7) Investigated by Infrared Multiple Photon Dissociation Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Nagata, Satoshi Kudoh, Ken Miyajima, Joost M. Bakker, Fumitaka Mafune
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 40 ページ: 22884-22891

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b04729

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Oxygen Release from Cationic Niobium-Vanadium Oxide Clusters, NbnVmOk+, Revealed by Gas Phase Thermal Desorption Spectrometry and Density Functional Theory Calculations2017

    • 著者名/発表者名
      Daigo Masuzaki, Toshiaki Nagata, Fumitaka Mafune
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 121 号: 20 ページ: 3864-3870

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.7b01961

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Analysis of Hydrated Gold Cluster Cations in the Gas Phase2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Nagata, Fumitaka Mafune
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 30 ページ: 16291-16299

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b04119

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adsorption Forms of NO on Rhn+ (n = 6-16) Revealed by Infrared Multiple Photon Dissociation Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Nagata, Kohei Koyama, Satoshi Kudoh, Ken Miyajima, Joost M. Bakker, Fumitaka Mafune
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 49 ページ: 27417-27426

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b08097

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reduction Site in CenVmOk+ Revealed by Gas Phase Thermal Desorption Spectrometry2017

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Mafune, Daigo Masuzaki, Toshiaki Nagata
    • 雑誌名

      Topics in Catalysis

      巻: 61 号: 1-2 ページ: 42-48

    • DOI

      10.1007/s11244-017-0862-5

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] イオン移動度質量分析法による酸化イットリウムクラスター正イオンの幾何構造の研究2020

    • 著者名/発表者名
      三竿 洋太朗, 堀田 力, 永田 利明, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イオン移動度質量分析法による酸化マンガンクラスターカチオンの構造研究2020

    • 著者名/発表者名
      永田 利明, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 食塩ナノ結晶への不純物臭化物イオン置換による安定性および構造の変化2020

    • 著者名/発表者名
      堀田 力, 永田 利明, 中野 元善, 大下 慶次郎, 美齊津 文典
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 酸化セリウムを基本とした多元素クラスターイオンの構造研究2019

    • 著者名/発表者名
      永田 利明
    • 学会等名
      第8回イオン移動度研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 塩化ナトリウムクラスターイオンの構造及び臭化物イオン取り込み現象の研究2019

    • 著者名/発表者名
      堀田 力, 永田 利明, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Structure assignment and separation of isomers of palladium oxide cluster anions studied by ion mobility mass spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Abdul Latif, Toshiaki Nagata, Motoyoshi Nakano, Fuminori Misaizu
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イオン移動度質量分析法の多元素クラスターイオンへの展開2019

    • 著者名/発表者名
      永田 利明, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Irクラスター負イオンの成長および酸化の進行に伴う電子・幾何構造の変化2019

    • 著者名/発表者名
      小安 喜一郎, 冨原 良平, 永田 利明, Jenna W. J. Wu, 中野 元善, 大下 慶次郎, 美齊津 文典, 佃 達哉
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Geometrical structures of ceria-based composite clusters studied by ion mobility mass spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Nagata
    • 学会等名
      The 76th Fujihara Seminar: International Workshop on Designer Nanocluster Materials - From Gas Phase to Condensed Phase -
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イオン移動度質量分析法による金・セリア複合クラスター正イオンへのCO付加反応の研究2019

    • 著者名/発表者名
      永田 利明, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 塩化ナトリウムクラスターイオンにおける非岩塩型構造の形成2019

    • 著者名/発表者名
      堀田 力, 永田 利明, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Geometrical structures of rhodium oxide cluster cations studied by ion mobility mass spectrometry2019

    • 著者名/発表者名
      Chang Su, Toshiaki Nagata, Motoyoshi Nakano, Fuminori Misaizu
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Structural transition in the sequential oxidation of iridium cluster anions revealed by ion mobility measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Tomihara, Toshiaki Nagata, Jenna W. J. Wu, Kiichirou Koyasu, Motoyoshi Nakano, Keijiro Ohshimo, Fuminori Misaizu, Tatsuya Tsukuda
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NO分子が付加した酸化セリウムクラスターカチオンの構造研究2018

    • 著者名/発表者名
      永田 利明, Jenna W. J. Wu, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      第7回イオン移動度研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Adsorption reaction kinetics of water molecules on sodium fluoride cluster cations2018

    • 著者名/発表者名
      Riki Hotta, Jenna W. J. Wu, Toshiaki Nagata, Motoyoshi Nakano, Fuminori Misaizu
    • 学会等名
      第34回化学反応討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Adsorption Forms of NO on Rhn+ and RhnTa+ Revealed by Infrared Multiple Photon Dissociation2018

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Mafune, Toshiaki Nagata, Kohei Koyama, Satoshi Kudoh, Ken Miyajima, Joost M. Bakker
    • 学会等名
      International Bunsen Discussion Meeting: Gas Phase Model Systems on Catalysis (GPMC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Geometrical structures and reactions of cerium oxide cluster cations studied by ion mobility mass spectrometry2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Nagata, Jenna W. J. Wu, Motoyoshi Nakano, Keijiro Ohshimo, Fuminori Misaizu
    • 学会等名
      International Bunsen Discussion Meeting: Gas Phase Model Systems on Catalysis (GPMC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Active site structures of cationic cerium oxide clusters studied by ion mobility mass spectrometry and density functional theory calculations2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Nagata, Jenna W. J. Wu, Motoyoshi Nakano, Keijiro Ohshimo, Fuminori Misaizu
    • 学会等名
      19th International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters (ISSPIC XIX)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ir酸化物クラスター負イオンのイオン移動度測定:酸化の進行に伴う構造モチーフの転換2018

    • 著者名/発表者名
      冨原 良平, 永田 利明, Jenna W. J. Wu, 小安 喜一郎, 中野 元善, 大下 慶次郎, 美齊津 文典, 佃 達哉
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] イオン移動度質量分析法による金・セリア複合クラスター正イオンの構造研究2018

    • 著者名/発表者名
      永田 利明, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Structures of sodium oxide cluster ions studied by ion mobility mass spectrometry2018

    • 著者名/発表者名
      Yudai Ishimura, Riki Hotta, Daiki Hebiguchi, Toshiaki Nagata, Motoyoshi Nakano, Fuminori Misaizu
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] イオン移動度質量分析法を用いた酸化カルシウムクラスターカチオンの幾何構造の研究2018

    • 著者名/発表者名
      齋藤 周, 蛇口 大揮, 永田 利明, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] イオン移動度質量分析法による酸化セリウムクラスターカチオンのNO分子との化学反応の研究2018

    • 著者名/発表者名
      永田 利明, Jenna Wu, 中野 元善, 美齊津 文典
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] イオン移動度質量分析法によるセリウム酸化物クラスターカチオンの幾何構造の研究2017

    • 著者名/発表者名
      永田 利明, Jenna W. J. Wu, 中野 元善, 大下 慶次郎, 美齊津 文典
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 触媒反応の中心をナノレベルで解き明かす

    • URL

      http://www.chem.tohoku.ac.jp/research/research_outcome/p019.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi