| 研究課題/領域番号 |
17K05737
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
物理化学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
武田 定 北海道大学, 理学研究院, 特任教授 (00155011)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 気体吸蔵 / 相転移 / 誘電物性 / 分子運動 / 配位高分子錯体 / 一次元鎖 / 一次元細孔 |
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| 研究成果の概要 |
一連の配位高分子錯体への気体吸蔵は気体分子の個性により高分子錯体物質の性質をドラマティックに変化させ制御できるとともに、新たな物質変換法の開発につながる。
一次元鎖から成る配位高分子結晶の構造相転移を伴うエチレンやエタンの吸蔵・放出の詳細な仕組みを熱エネルギーの出入りから明らかにし、固体NMR法により結晶格子に取り込まれた気体分子がどのような運動過程を経て結晶から放出されるかを明らかにした。また、一次元ナノチャンネルを持つ結晶に極性気体分子CH2F2、CH3Clを吸蔵させると、吸蔵前にはみられない強誘電的な相転移を引き起こし新たな誘電物性を付加することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体が気体を吸蔵する現象は、水素燃料の安全貯蔵や混合気体の分離・精製などの応用に直結し社会に貢献するが、その仕組みを分子レベルで明らかにすることが学術として重要である。我々は、温度変化により急激に気体を吸蔵・放出するスイッチングというべき現象を起こす新たな物質を見出し、気体分子が入るように穴を広げるために必要なエネルギーと、気体分子が穴に収まることにより安定化するエネルギーを分けて決定することに成功した。また、穴に収まった分子が運動性を高めた結果固体から放出される道筋も解明した。この成果は、気体分子により容易に固体物質の性質をスイッチングし、機能化を行う研究の礎となるという学術的意義を持つ。
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