金属ナノクラスターのキラル化学:基礎学理の解明と展開

• 研究課題/領域番号: 19310076
• 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: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 八尾 浩史 兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 准教授 (20261282)
• 研究協力者: 佐々木 明登 (株)リガク, X線研究所
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2008年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2007年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
• キーワード: ナノ多機能材料 / 光学活性 / クラスター / 金属ナノクラスター / キール / エナンチオマー / 不斉変換 / 円二色性スペクトル / 振動円偏光二色性 / 不斉場モデル / キラル / 円偏光二色性 / 不斉場効果 / ナノ粒子

研究概要

サイズが2nm以下の光学活性(キラル)金ナノクラスターのシステマティックな合成に世界に先駆けて成功し、その光学活性の起源が表面配位子のもたらす不斉場にあるという概念を提唱した。更に、金に比べて約1桁大きな不斉光学応答を持つキラル銀ナノクラスターの作製にも成功した。この結果は巨大な光学活性性能を持つ金属クラスターの作製指針を与える重要なものとなった。また、その表面配位子の状態解明を目指して振動円二色性(VCD)を研究した結果、銀クラスター表面とカルボキシル基との相対的な配座関係が重要である事が分かった。更に、ナノクラスター表面配位子と、新たに加えたキラル分子との静電相互作用やボロン酸エステル結合生成を利用する事により、その金属ナノクラスターの不斉変換を達成した。以上、金属ナノクラスターの光学活性は、金属の種類や配位子の構造に大きく依存して発現していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Conformational Study of Chiral Penicillamine Ligand on Optically Active Silver Nanoclusters with IR and VCD Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, N. Nishida, K. Kimura
  • 雑誌名: Chem. Phys. 368 ページ: 28-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformational Study of Chiral Penicillamine Ligand on Optically Active Silver Nanoclusters with IR and VCD Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Yao, N.Nishida, K.Kimura
  • 雑誌名: Chemical Physics 368 ページ: 28-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Styryl Dye Nanoparticles: Synthesis and Unique Spectroscopic Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, M. Yamashita, K. Kimura
  • 雑誌名: Langmuir 25 ページ: 1131-1137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size Determination of Gold Clusters by Polyacrylamide Gel Electrophoresis in a Large Cluster Region (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kimura, N. Sugimoto, S. Sato, Hiroshi Yao, Y. Negishi, T. Tsukuda
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 113 ページ: 14076-14082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gold Nanoparticle Superlattices Self-Assembled at a Solid/Liquid Interface (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, M. Kurokami, K. Kimura
  • 雑誌名: Microelec. Eng. 86 ページ: 809-811
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size Determination of Gold Clusters by Polyacrylamide Gel Electrophoresis in a Large Cluster Region (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kimura, N.Sugimoto, S.Sato, H.Yao, Y.Negishi, T.Tsukuda
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 113 ページ: 14076-14082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gold Nanoparticle Superlattices Self-Assembled at a Solid/Liquid Interface (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yao, M.Kurokami, K.Kimura
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 86 ページ: 809-811
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Styryl Dye Nanoparticles : Synthesis and Unique Spectroscopic Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Minami Yamashita, Keisaku Kimura
  • 雑誌名: Langmuir 25 ページ: 1131-1137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Organic Solvents on J Aggregation of Pseudoisocyanine Dye at Mica/Water Interfaces: Morphological Transition From Three-Dimension to Two-Dimension (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Y. Morita, K. Kimura
  • 雑誌名: J. Colloid Interface Sci. 318 ページ: 116-123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically Active Gold Nanoclusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao
  • 雑誌名: Curr. Nanosci. 4 ページ: 92-97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral Functionalization of Optically Inactive Monolayer-Protected Silver Nanoclusters by Chiral Ligand-Exchange Reactions (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Nishida, Hiroshi Yao, K. Kimura
  • 雑誌名: Langmuir 24 ページ: 2759-2766
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proof of Partial Flattening of Meso Substituents in Tetracationic Porphyrin at a Mica/Solution Interface (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, S. Kobayashi, K. Kimura
  • 雑誌名: Chem. Lett. 37 ページ: 594-595
  • NAID: 10021081029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent Gold Nanoparticle Superlattices (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Nishida, E.S. Shibu, Hiroshi Yao, T. Oonishi, K. Kimura, T. Pradeep
  • 雑誌名: Adv. Mater. 20 ページ: 4719-4723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric Transformation of Monolayer-Protected Gold Nanoclusters via Chiral Phase-Transfer (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, T. Fukui, K. Kimura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 112 ページ: 16281-16285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral Functionalization of Optically Inactive Monolayer-Protected Silver Nanoclusters by Chiral Ligand-Exchange Reactions (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoki Nishida, Hiroshi Yao, Keisaku Kimura
  • 雑誌名: Langmuir 24 ページ: 2759-2766
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proof of Partial Flattening of Meso Substituents in Tetracationic Porphyrin at a Mica/Solution Interface (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Shogo Kobayashi, Keisaku Kimura
  • 雑誌名: Chemistry Letters 37 ページ: 594-595
  • NAID: 10021081029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent Gold Nanoparticle Superlattices (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Nishida, E. S. Shibu, H. Yao, T. Oonishi, K. Kimura, T. Pradeep
  • 雑誌名: Advanced Materials 20 ページ: 4719-4723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric Transformation of Monolayer-Protected Gold Nanoclusters via Chiral Phase-Transfer (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Toshiyuki Fukui, Keisaku Kimura
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 112 ページ: 16281-16285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Organic Solvents on J Aggregation of Pseudoisocyanine Dye at Mica/Water Interfaces:Morphological Transition From Three-Dimension to Two-Dimension (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Yao, Y.Morita, K.Kimura
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 318 ページ: 116-123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically Active Gold Nanoclusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao
  • 雑誌名: Current Nanoscience 4 ページ: 92-97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Chiroptical Study of D-/L-Penicillamine-Capped Silver Nanoclusters (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Nishida, Hiroshi Yao, T. Ueda, A. Sasaki, K. Kimura
  • 雑誌名: Chem. Mater. 19 ページ: 2831-2841
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiroptical Responses of D-/L-Penicillamine-Capped Gold Clusters under Perturbations of Temperature Change and Phase Transfer (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, T. Fukui, K. Kimura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 111 ページ: 14968-14976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemometric and Microscopic Analyses for the Size Growth of Monolayer-Protected Gold Nanoparticles during their Superlattice Formation (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, K. Moriyama, K. Kimura
  • 雑誌名: Langmuir 23 ページ: 13151-13157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrolyte-Induced Mesoscopic Aggregation of Thiacarbocyanine Dye in Aqueous Solution: Counterion Size Specificity (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, T. Isohashi, K. Kimura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 111 ページ: 7176-7183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Chiroptical Study of D-/L-Penicillamine-Capped Silver Nanoclusters (2007)
  • 著者名/発表者名: N.Nishida, H.Yao, T.Ueda, A.Sasaki, K.Kimura
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 19 ページ: 2831-2841
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiroptical Responses of D-/L-Penicillamine-Capped Gold Clusters under Perturbations of Temperature Change and Phase Transfer (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Yao, T.Fukui, K.Kimura
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C111 ページ: 14968-14976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemometric and Microscpic Analyses for the Size Growth of Monolayer-Protected Gold Nanoparticles during their Superlattice Formation (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Yao, K.Moriyama, K.Kimura
  • 雑誌名: Langmuir 23 ページ: 13151-13157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrolyte-Induced Mesoscopic Aggregation of Thiacarbocyanine Dye in Aqueous Solution:Counterion Size Specificity (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Yao, T.Isohashi, K.Kimura
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B111 ページ: 7176-7183
  • 査読あり
• [学会発表] キラル配位子修飾金ナノクラスターの表面化学反応と光学活性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 北岡典征, 八尾浩史, 木村啓作, 佐々木明登
  • 学会等名: 第19回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] キラル配位子修飾金ナノクラスターの表面化学反応と光学活性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 北岡典征, 八尾浩史, 木村啓作, 佐々木明登
  • 学会等名: 第19回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] ボロン酸修飾銀ナノクラスターの作製と不斉変換 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐伯昌紀, 八尾浩史, 木村啓作
  • 学会等名: 第62回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] ボロン酸修飾銀ナノクラスターの作製と不斉変換 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐伯昌紀, 八尾浩史, 木村啓作
  • 学会等名: 第62回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] Ion-based Fluorescent Organic Nanoparticles, Romanian Conference on Advanced Materials (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao
  • 学会等名: Rocam 2009
  • 発表場所: Brasov (Romania)
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] Ion-based Fluorescent Organic Nanoparticles (2009)
  • 著者名/発表者名: 八尾浩史
  • 学会等名: Romanian Conference on Advanced Materials ; Rocam 2009
  • 発表場所: Brasov, Romania
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] Optical Activity in Monolayer-Protected Metal Clusters (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao
  • 学会等名: 238th ACS National Meeting
  • 発表場所: Washington D.C. (USA)(招待講演)
  • 年月日: 2009-08-19
• [学会発表] Optical Activity in Monolayer-Protected Metal Clusters (2009)
  • 著者名/発表者名: 八尾浩史
  • 学会等名: 238th ACS National Meeting
  • 発表場所: Washington D.C., USA
  • 年月日: 2009-08-19
• [学会発表] Influence of Achiral/Chiral Phase Transfer on the Chiroptical Responses of Ligand-Protected Gold Nanoclusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao
  • 学会等名: International Symposium on Monolayer-Protected Clusters (ISMPC08)
  • 発表場所: Jyvaskyla (Finland)(招待講演)
• [学会発表] Gold Nanoparticle Superlattices Self-assembled at a Solid/Liquid Interface (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Motoi Kurokami, Keisaku Kimura
  • 学会等名: 34th International Conference on Micro and Nano Engineering 2008
  • 発表場所: Athens (Greece)
• [学会発表] Electrophoretic Size Determination of Gold Clusters from Au Magic Numbered Clusters to Au Nanoparticles (2008)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Sugimoto, Seiichi Sato, Hiroshi Yao, Yuichi Negishi, Tatsuya Tsukuda, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Nano Ostrava 2008
  • 発表場所: Ostrava (Czech Republic)
• [学会発表] Chiral Functionalization of Monolayer- Protected Silver Nanoclusters by Chiral- Exchange Reactions (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoki, Nishida, Hiroshi Yao, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Nano Ostrava 2008
  • 発表場所: Ostrava (Czech Republic)
• [学会発表] キラル配位子修飾金ナノクラスターの光学活性・不斉変換 (2008)
  • 著者名/発表者名: 八尾浩史, 福井俊行, 木村啓作
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡)
• [学会発表] キラル配位子交換反応による銀ナノクラスターへの光学活性の付与 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西田直樹, 八尾浩史, 木村啓作
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡)
• [学会発表] Fluorescent gold nanoparticle superlattices (2008)
  • 著者名/発表者名: 西田直樹, E. Shibu, 八尾浩史, 大西胤生, 木村啓作, T. Pradeep
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡)
• [学会発表] ポリアクリルアミドゲル電気泳動法による金ナノ粒子の分画とサイズ測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 登川善仁, 佐藤井一, 八尾浩史, 木村啓作
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡)
• [学会発表] Influence of Achiral/Chiral Phase Transfer on the Chiroptical Responses of Ligand-Protected Gold Nanoclusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao
  • 学会等名: International Symposium on Monolayer-Protected Clusters(ISMPC08) : Invited talk
  • 発表場所: Jyvaskyla, Finland
• [学会発表] Gold Nanoparticle Superlattices Self-assembled at a Solid/Liquid Interface (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Motoi Kurokami, Keisaku Kimura
  • 学会等名: 34th International Conference on Micro and Nano Engineering 2008
  • 発表場所: Athens, Greece
• [学会発表] Electrophoretic Size Determination of Gold Clusters from Au Magic Numbered Clusters to Au Nanoparticles (2008)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Sugimoto, Seiichi Sato, Hiroshi Yao, Yuichi Negishi, Tatsuya Tsukuda, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Nano Ostrava 2008
  • 発表場所: Ostrava, Czech Republic
• [学会発表] Chiral Functionalization of Monolayer-Protected Silver Nanoclusters by Chiral-Exchange Reactions (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoki, Nishida, Hiroshi Yao, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Nano Ostrava 2008
  • 発表場所: Ostrava, Czech Republic
• [学会発表] キラル配位子交換反応による銀ナノクラスターヘの光学活性の付与 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西田直樹, 八尾浩史, 木村啓作
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡)
• [学会発表] ポリアク仰レアミドゲル電気泳動法による金ナノ粒子の分画とサイズ測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 登川善仁, 佐藤井一, 八尾浩史, 木村啓作
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡)
• [学会発表] キラルチオールで保護された銀ナノクラスターの作成と光学活性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西田直樹, 八尾浩史, 佐々木明登, 上田智康, 木村啓作
  • 学会等名: 第60回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 信州大学(松本)
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] キラル単分子修飾金ナノクラスターの不斉光学特性:温度及び分散相依存性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福井俊行, 八尾浩史, 木村啓作
  • 学会等名: 第60回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 信州大学(松本)
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] Au-GTR系ナノ粒子の電気泳動(PAGE)、質量分析、電子顕微鏡によるサイズの比較 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉本 将之, 八尾 浩史, 佐藤 井一, 根岸 雄一, 佃 達哉, 木村 啓作
  • 学会等名: 第60回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 信州大学(松本)
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] Three-Dimensional Superlattices of N-Acetylglutathione-Protected Gold Nanoparticles: Emergence of Fivefold Symmetry (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Takayuki Minami, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology 2007
  • 発表場所: San Sebastian (Spain)
• [学会発表] Synthesis and Chiroptical Study of Optically Active Thiolate-Capped Silver Nanoclusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Naoki, Nishida, Hiroshi Yao, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology 2007
  • 発表場所: San Sebastian (Spain)
• [学会発表] Temperature-Dependent Chiroptical Responses of Chiral Monolayer-Protected Gold Nanoclusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Fukui, Hiroshi Yao, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology 2007
  • 発表場所: San Sebastian (Spain)
• [学会発表] Three-Dimensional Superlattices of N-Acetylglutathione-Protected Gold Nanoparticles:Emergence of Fivefold Symmetry (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Takayuki Minami, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology 2007
  • 発表場所: San Sebastian,Spain
• [学会発表] Synthesis and Chiroptical Study of Optically Active Thiolate-Capped Silver Nanoclusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Naoki, Nishida, Hiroshi Yao, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology 2007
  • 発表場所: San Sebastian,Spain
• [学会発表] Temperature-Dependent Chiroptical Responses of Chiral Monolayer Protected Gold Nanoclusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Fukui, Hiroshi Yao, Keisaku Kimura
  • 学会等名: Trends in Nanotechnology 2007
  • 発表場所: San Sebastian,Spain
• [図書] Modern Research and Educational Topics in Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Keisaku Kimura, Formatex
  • 出版者: No. 3 of the Microscopy book series
• [図書] Modern Research and Educational Topics in Microscopy: No.3 of the Microscopybook series (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yao, Keisaku Kimura
  • 出版者: Formatx
• [備考]
  • URL: http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/funct_mat1/Site_1/Publications.html
• [備考]
  • URL: http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/funct_mat1/site_1/publications.html
• [備考]
  • URL: http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/funct_mat1/Site_1/Publications.html
• [備考]
  • URL: http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/funct_mat1/Site_1/Publications.html