| 研究課題/領域番号 |
19H00890
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
中嶋 敦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30217715)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)
2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2020年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2019年度: 28,470千円 (直接経費: 21,900千円、間接経費: 6,570千円)
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| キーワード | ナノクラスター / 超原子 / 超原子周期律 / 超原子集積膜 / ヘテロ接合界面 / ナノクラスター薄膜 / 電磁気特性 / ヘテロ集積 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、HiPIMS法によるナノクラスターの精密気相合成法を基礎に、原子・分子単位の薄膜形成法の限界を超えて、精密に構造化させた金属内包シリコンケージナノクラスターM＠Si16による超原子を、気相で予め選択的に生成させて、以下の3つの課題、①『超原子周期律』の化学、②均一組成かつ急峻な『超原子pn層界面』の機能物性、③『超原子層』の電磁気物性、に取り組み、新たなナノ機能物質科学を構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、従前の原子・分子単位の蒸着集積法の限界を超えて、原子数を峻別して精密に集合構造化させた金属内包シリコンケージナノクラスターM＠Si16の超原子と呼ばれる擬球形のナノクラスターを対象として、ナノ物質科学の重要な未踏領域である、超原子周期律による精密層界面の機能物性科学の構築を行った。マグネトロンスパッタナノクラスター合成装置を用いて、3族から9族の金属原子Mを内包させたM@Si16超原子をC60などの有機基板に担持させ、X線光電子分光、および紫外線光電子分光による電子物性の評価し、その安定性を電荷状態や酸素曝露による化学反応性を系統的に比較し、M@Si16超原子の周期律を解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究ではこれまでのクラスター科学を、超原子を対象とするナノクラスターの合成化学へ展開して、表面科学との融合を図ることによって、超原子の集積で形成された精密層界面の機能について、新たな物理的、化学的な視点を拓いた。精密な層界面の構築には、基板上に予め有機分子を蒸着することで、超原子との局所的な電荷相互作用を誘起することが可能となることを明らかにするなど、クラスター科学における新たな分子論的な物質観を表面科学と融合できることを示した。金属原子数を少数とすることで、すべての構成原子を表面に露出させ、希少資源の金属原子でも、さらに少量の触媒で高活性を実現できることを明らかにした。
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