多金属協奏機能を目指した精密ヘテロ金属集積ナノ材料の創製

• 研究課題/領域番号: 19205020
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 山元 公寿 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (80220458)
• 研究分担者: 今岡 享稔 (今岡 亨稔) 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (80398635)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 51,220千円 (直接経費: 39,400千円、間接経費: 11,820千円); 2010年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2009年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2008年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2007年度: 26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円)
• キーワード: デンドリマー / ナノ材料 / 分子認識 / 有機-金属ハイブリッド / 量子サイズ効果 / 金属集積 / 錯形成 / 触媒機能 / クラスター / ナノ触媒 / 白金触媒 / 酸化チタン

研究概要

本研究では、他の追随を許していないこの代表者独自の精密金属集積法を追求し、ナノ空間に精密に配置された多金属協奏機能を持つナノ材料を創製した。
特筆すべき成果としては以下である。塩化白金はイミン結合と1:1で定量的に錯形成する。フェニルアゾメチンデンドリマーを鋳型として、金属塩として塩化白金を用い金属集積を実施した。段階的放射状錯形成を利用して、白金原子の原子数を制御できた。この金属錯体をヒドロボレートにより還元し、12原子、28原子、60原子の原子数限定の白金の合成法を確立した。市販白金触媒に比べ10倍以上という、非常に高い質量活性を発現させることに成功した(Nature Chem.2010)。

研究成果

• [雑誌論文] Fine Controlled Metallodendrimers for Advanced Nano-catalysts (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimihisa Yamamoto
  • 雑誌名: Advances in Science and Technology 72 ページ: 261-264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine Controlled Metallodendrimers for Advanced Nano-catalysts (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimihisa Yamamoto
  • 雑誌名: Advancea in Science and Technology 巻: 72 ページ: 261-264
• [雑誌論文] Size-specific Catalytic Activity of Platinum Clusters Enhances Oxygen Reduction Reactions (2009)
  • 著者名/発表者名: Kimihisa Yamamoto, Takane Imaoka, Wang-Jae Chun, Osamu Enoki, Hideaki Katoh, Masahiro Takenaga, Atsunori Sonoi
  • 雑誌名: Nature Chemistry 1 ページ: 397-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Photoreduced Precise Platinum Nanoparticle (2009)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Takenaga, Kmihisa Yamamoto
  • 雑誌名: J.Photopolym.Sci.and Technol. 22 ページ: 511-512
  • NAID: 130004833293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size-specific Catalytic Activity of Platinum Clusters Enhances Oxygen Reduction Reactions (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto, T. Imaoka, W. Chun, O. Eoki, H. Ktoh, M. Takenaga, A. Snoi
  • 雑誌名: Nature Chemistry 1 ページ: 397-402
• [雑誌論文] Preparation of Photoreduced Precise Platinum Nanoparticle (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Takenaga, K. Yamamoto
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. and Technol. 22 ページ: 511-512
  • NAID: 130004833293
• [雑誌論文] Size-specific Catalytic Activity of Platinum Clusters Enhances Oxygen Reduction Reactions (2009)
  • 著者名/発表者名: Kimihisa Yamamoto, Takane Imaoka, Wang-Jae Chun, OsamuEnoki, Hideaki Katoh, Masahiro Takenaga, Atsunori Sonoi
  • 雑誌名: Nature Chemistry 1 ページ: 397-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Synthesis and Properties of Carbazole-Phenylazomethine Double Layer-Type Dendrimers (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken Albrecht, Yuto Kasai, Atsushi Kimoto, Kimihisa Yamamoto
  • 雑誌名: Macromolecules 41 ページ: 3793-3800
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Size Effect in TiO2Nanoparticles Prepared by Finely Controlled Metal Assembly on Dendrimer Templates. (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Satoh, T. Nakashima, K. Kamikura, K. Yamamoto
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 3 ページ: 106-111
• [雑誌論文] Interface Modification on TiO2Electrode Using Dendrimers in Dye-Sensitized Solar Cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshio Nakashima, Norifusa Satoh, Ken Albrecht, Kimihisa Yamamoto
  • 雑誌名: Chem. Materials 20 ページ: 2538-2543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divergent Approach for Synthesis and Terminal-modifications of Dendritic Poly-phenylazomethines (2007)
  • 著者名/発表者名: Kensaku Takanashi, Kimihisa Yamamoto
  • 雑誌名: Org.Lett. 9 ページ: 5151-5154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterometal Assembly in Dendritic Poly-phenylazomethines (2007)
  • 著者名/発表者名: Kensaku Takanashi, Atsunobu Fujii, Reina Nakajima, Hiroshi Chiba, Masayoshi Higuchi, Yasuaki Einaga, Kimihisa Yamamoto
  • 雑誌名: Bull.Chem.Soc.Jpn. 80 ページ: 1563-1572
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterometal Assembly in DendriticPolyphenyl -azomethines. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Takanashi, A. Fujii, R. Nakajima, H. Chiba, M. Higuchi, Y. Enaga, K. Yamamoto
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn.(CSJ ) 80 ページ: 1563-1572
• [雑誌論文] Divergent Approach for Synthesis and Terminal-modifications of DendriticPolyphenylazo -methines. (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Takanashi, K. Yamamoto
  • 雑誌名: Org. Lett.(ACS) 9 ページ: 5151-5154
• [雑誌論文] Heterometal Assembly in Dendritic Polyphenylazomethines (2007)
  • 著者名/発表者名: Kensaku Takanashi, Atsunobu Fujii, Reina Nakajima, Hiroshi Chiba, Masayoshi Higuchi, Yasuaki Einaga, Kimihisa Yamamoto
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 80 ページ: 1563-1572
  • NAID: 10019848579
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divergent Approach for Synthesis and Terminal-modifications of Dendritic Polyphenylazomethines (2007)
  • 著者名/発表者名: Kensaku Takanashi, Kimihisa Yamamoto
  • 雑誌名: Org. Lett. 9 ページ: 5151-5154
  • 査読あり
• [学会発表] 精密金属集積と機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: 日本化学会 第90春季年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 精密金属集積と新金属の創成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: ナノ空間材料シンポジウ、科学技術振興機構
  • 発表場所: 東京 依頼講演
  • 年月日: 2010-01-29
• [学会発表] 精密金属集積と新金属の創成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: ナノ空間材料シンポジウ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] Metallodendrimers based on Fine-controlled Metal-assembly (2010)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry : (ISMSC)
  • 発表場所: Nara(Japan)(Invited)
• [学会発表] 精密金属集積と機能-超分子金属錯体-超分子構造から機能への展開- (2010)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(大阪) 依頼講演
• [学会発表] Metallodendrimers based on Fine-controlled Metal-assembly (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] Suprametallodendrimers based on Fine-controlled Metal-assembly (2009)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: IUPAC 5th International Symposium on Novel Materialsand Synthesis(NMS-V)19th International Symposiumon Fine Chemistry and Functional Polymers(FCFP-XIX), 3rd Symposium on Power Sources for Energy Storage and their Key Materials
  • 発表場所: Shanghai(China)
  • 年月日: 2009-10-18
• [学会発表] メタロデンドリマーの合成と機能-精密無機合成化学を基盤とする金属超微粒子の創製- (2009)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: The 26^<th> Internatonal Conference of Photopolymer Science and Technology Materials & Processes for Advanced Microlithography and Nanotechnology
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2009-07-01
• [学会発表] Suprametallodendrimers based on Fine controlled Metal-assembly (2009)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: IUPAC 5th International Symposium on Novel Materials and Synthesis (NMS-V), 19th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers (FCFP-XIX) and 3rd Symposium on Power Sources for Energy Storage and their Key Materials (PS-III)
  • 発表場所: Shanghai, China (Plenary Lecture)
• [学会発表] メタロデンドリマーの合成と機能-精密無機合成化学を基盤とする金属超微粒子の創製- (2009)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: The 26^<th> International Conference of Photopolymer Science and Technology Materials & Processes for Advanced Micro-lithography and Nanotechnology
  • 発表場所: Chiba (Plenary Lecture)
• [学会発表] メタロデンドリマーの合成と機能-精密無機合成化学を基盤とする金属超微粒子の創製- (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto
  • 学会等名: The 26thInternatonal Conference of Photopolymer Science and Technology Materials & Processes for Advanced Microlithography and Nanotechno- logy
  • 発表場所: Chiba(Japan)(Plenary Lecture)
• [学会発表] Synthesis of Fine-Controlled Metallodendrimers (2008)
  • 著者名/発表者名: Kimihisa Yamamoto
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers (FCFP-XVIII) & IUPAC 4th International Symposium on Novel Materials and their Synthesis(
  • 発表場所: Zhenjiang(China)
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] Synthesis of Fine-Controlled Metallo-dendrimers (2008)
  • 著者名/発表者名: 山元公寿
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers (FCFP-XVIII) & IUPAC 4th International Symposium on Novel Materials and their Synthesis (NMS-IV)
  • 発表場所: Zhenjiang (China)(Invited Lecture)
• [学会発表] Synthesis of Fine-Controlled Metallodendrimers, (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers (FCFP-XVIII) &IUPAC4th Interna- tional Symposium on Novel Materials and their Synthesis(NMS-IV)
  • 発表場所: Zhenjiang(China)(Plenary Lecture)