分子性ゼオライトに安定化された水ナノチューブクラスターの相転移ダイナミクス

• 研究課題/領域番号: 20045018
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 田所 誠 東京理科大学, 理学部, 教授 (60249951)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 2009年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2008年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: ゼオライト / 水素結合 / 水 / プロトン伝導 / 超分子 / 金属錯体 / ハイドレート / 構造水 / 相転移

研究概要

集団的な運動を伴う水分子の挙動は生体内の構造水、物質表面に結合した表面水あるいは細孔内のゼオライト水をはじめ、地球内部や地球外惑星などの極限状態にある水も含めて、現在でも分野間の枠をこえて盛んに研究されている。本研究では新たに組み上げられた分子性の超分子ナノ細孔内で、水の集団的な挙動を示す特異な水分子クラスター作り上げ、その水のクラスターの特性を構造科学的に明らかにしようとするものである。合成化学的に作り上げられた巨大な水のナノクラスターを分子論的なアプローチから変化させ、その相転移などの水の物性との構造相関を明らかにしようとするものである。一方、クラスレートハイドレートはメタンなどの疎水性の気体や溶媒分子を内部に取り込んだ天然に存在する氷の多形である。私たちの新しい試みは、親水性の分子性オープンチャネル型のナノ多孔質結晶の中に、巨大な水分子クラスターを安定化させ、その水分子クラスターをクラスレートハイドレート構造の殻としてメタンや水素などの気体を閉じ込め、人工的なガスハイドレート結晶を作ることが最終的な目標である。ユビキタスな分子である水を媒介にして、クラスレートハイドレートの凍結温度でメタンや水素などを可逆に吸蔵できれば、より穏和な条件で貯蔵材料ができる違いない。現在までに気体吸蔵には成功していないが、人工的なクラスレートハイドレート構造をもつ結晶の合成に成功した。もし、可逆に水素吸蔵可能な材料が合成できれば、燃料電池自動車の水素貯蔵問題に一石投じることができるかもしれない。

研究成果

• [雑誌論文] Anomalous Water Molecule and Mechanistic Effect of Water Nanotube Cluster Confined to Molecular Porous Crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Tadokoro, T.Ohhara, Y.Ohhata, T.Suda, Y.Miyasato, T.Yamada, K.Kikuchi, I.Tanaka, K.Kurihara, M.Oguni, O.Yamamuro, K.Ryota
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 114 ページ: 2091-2099
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensional Tube-like {5^<12>6^2}_n Water Clusters Stabilized in a Molecular Nanoporous Framework (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Tadokoro, C.Iida, T.Saito, T.Suda, Y.Miyasato
  • 雑誌名: Chem.Lett 39 ページ: 186-187
  • NAID: 10027177775
  • 査読あり
• [雑誌論文] The first example of metallocene-like coordination mode of THBQ^<4-> : A mixed-valence heptanucler palladium complex [Pd_7(THBQ)_2(tben)_6](PF_6)_4 (2010)
  • 著者名/発表者名: E.Asato, A.Kyan, T.Madanbashi, T.Tamura, M.Tadokoro, M.Mizuno
  • 雑誌名: Chem.Commun. 46 ページ: 1227-1228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric synthesis of bicyclo[n.1.0]alkanes by the enantioselective 1,3-CH insertion reaction of chiral magnesium carbenoids (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Satoh, T.Kuramoto, S.Ogata, H.Watanabe, T.Saitou, M.Tadokoro
  • 雑誌名: Tetrahedron Asymmetry 21 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] ホットトピックス「超分子多孔質結晶で安定化された水分子クラスターのプロトン伝導挙動」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 雑誌名: 特定領域研究「配列空間を利用した新物質科学:ユビキタス元素戦略」ニュースレター 8 ページ: 8-10
• [雑誌論文] Electric double-layer capacitance of carbon namocages (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tadokoro, Satoru Tsumeda, Nobuhide Tsuhara, Hiromi Nakayama, Yuji Miyazato, Kenji Tamamitsu, Ajayan Vinu, Katsuhiko Ariga
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9 ページ: 391-395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Super-Structures of Hydrogen Bonding Ni^<II> Complexes Organizing One-Dimensional Double Cationic Arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tadokoro, Takumasa Shiomi, Miyuki Kaneyama, Yuji Miyazato
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9 ページ: 301-306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a Fluoride-Bridged Mixed-Valent Tetrairon(II,II,III,III)Complex (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyazato, M.Ohba, S.Hayami, Y.Maeda, M.Tadokoro, H.Okawa
  • 雑誌名: Chem.Lett. 38 ページ: 24-25
  • NAID: 10023990123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric synthesis of cyclic α-amino acid derivatives by the intramolecular reaction of magnesium carbenoid with an N-magnesio arylamine, S.Mitsunaga (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Mitsunaga, T.Ohbayashi, S.Sugiyama, T.Saitou, M.Tadokoro, T.Satoh
  • 雑誌名: Tetrahedron : Asymmetry 20 ページ: 1697-1708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Syntheses, Structures and Solid-State Properties of MMX Mixed-Valence Chains,「Ni^<II/III>_2(RCS_2)_4I]_∞(R=Et,n-Pr and n-Bu) (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Mitsumi, Y.Yoshida, A.Kohyama, Y.Kitagawa, Y.Ozawa, M.Kobayashi, K.Toriumi, M,Tadokoro, N.Ikeda, M.Okumura, M.Kumoo
  • 雑誌名: Inorg.Chem 48 ページ: 6680-6691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ordering and Freezing-in Phenomana of Nano-Channel Water in Crystalline Organic/Inorganic Self-Assembled Complex [Cr(H_2bim)_3](TMA)・23.5H_2O (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Watanabe, M.Oguni, M.Tadokoro, C.Kobayashi
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 113 ページ: 14323-14328
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Dinuclear Zinc Complex,[Zn_2(μ-H_2THBQ)(TPA)_2](ClO_4)_2,[TPA=Tris(2-pyridylmethyl)amine ; H_2THBQ2-=2,3,5,6,-Tetrahydroxy-1,4-benzoquinonate],Exihibiting Two-proton Coupled Two-electron Donating Ability (2009)
  • 著者名/発表者名: E.Asato, S.Miyazato, H.Tohma, S.Takara, M.Tadokoro, Y.Miyazato, D.Yoshioka, M.Mikuriya
  • 雑誌名: Chem.Lett 38 ページ: 1170-1171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of zinc(II) on luminescence of Europium(III) in complexes containing β-diketone and Schiff base (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Hasegawa, S.Saitou, S.Tamaki, H.Yajima, M.Tadokoro
  • 雑誌名: Helv.Chem.Acta 92 ページ: 2565-2575
  • 査読あり
• [雑誌論文] 最新のトピックス「ナノチューブ空間内の水分子クラスター」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 雑誌名: 化学 64 ページ: 66-67
• [雑誌論文] Electric double-layer capacitance of carbon nanocages (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tadokoro, Satoru Tsumeda, Nobuhide Tsuhara, Hiromi Naknyama, Yuji Miyazato, Kenji Tamamitsu, Ajayan Vinu, and K atsuhiko Ariga
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9 ページ: 391-395
  • 査読あり
• [雑誌論文] A short and stereoselective synthesis of highly substituted cyclopropanes from α, β-unsaturated carbonyl compounds with dichloromethyl p-tolyl sulfoxide (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Miyagawa, Toshinori Tatenuma, Makoto Tadokoro, Tsuvoshi Satoh
  • 雑誌名: Tetrahedron 64 ページ: 5279-5284
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel synthesis of spiro[2.6]nonadienones by the reaction of magnesiu m cyclopropylidenes with naphtholates and phenolates (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Satoh, Shinobu Nagamo to, Masanobu Yajima, Yukie Ya mada, Yuki Ohata, Makoto Tadokoro
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 49 ページ: 5431-5435
  • 査読あり
• [学会発表] 錯体結晶空間に閉じ込められた水分子クラスターのダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 学会等名: 第20回神奈川大学平塚シンポジウム-金属錯体研究の最前線-
  • 発表場所: 神奈川大学湘南ひらつかキャンパス
  • 年月日: 2010-03-12
• [学会発表] 分子性ナノ多孔質結晶内の水ナノチューブの構造とダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学 ユビキタス元素戦略」第2回特別研究会
  • 発表場所: 宮島商工会館4階
• [学会発表] 3PA-064ピロリン酸イオンによって架橋された二核ルテニウム錯体の合成と性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学大阪
• [学会発表] 3PA-088水素結合型超分子錯体の合成と構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村上めぐみ・田所誠・宮里裕二
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学大阪
• [学会発表] 3PA-090水素結合型ルテニウム錯体の超分子構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西和子・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学大阪
• [学会発表] 3PA-096銅ビピリジン錯体によって促進されるリン酸-リン酸結合形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 川や内直人・佐俣智美・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学大阪
• [学会発表] 3PA-134ペルダジルラジカルー鉄(II)錯体の結晶水が配位子場に与える影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 亀渕萌・岡澤厚・榎本真哉・原田潤・小川桂一郎・大久保将史・C.Train・M.Verdaguer・田所誠・小島憲道
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学大阪
• [学会発表] 3PA-144水素結合型金属錯体からなる多孔質結晶の酸化還元挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡邊一弘・村山朗・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学大阪
• [学会発表] 3PA-165有機アクセプターTANC(5,6,11,12-tetraazanaphthacene)アニオンラジカルの合成と性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田聖喜・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学大阪
• [学会発表] 3PA-166分子性ナノ多孔質結晶で安定化された水クラスターの構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀井麻友美・田所誠
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学大阪
• [学会発表] プロトンー電子インタラクティブ分子システム (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 学会等名: 新学術領域研究「分子インタラクト」研究打合せ
  • 発表場所: 名古屋大学 野依記念学術交流館
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] 分子性ナノポーラス結晶に取り込まれた水クラスターの構造とダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 学会等名: 岡山大学次世代研究者異分野研究連携育成支援事業「表面・界面の分子化学～近くて遠い異分野間の交流を目指して～」
  • 発表場所: 岡山大学津島北キャンパス
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 分子性ナノ空間に閉じ込められた水分子クラスターの構造とダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 学会等名: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学 ユビキタス元素戦略」第2回 若手研究会
  • 発表場所: 佐渡中央文化会館"アミューズメント佐渡
• [学会発表] ナノポーラス分子結晶に取り込まれた水分子クラスターのダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 学会等名: 第3回東北大学G-COE研究会「金属錯体の固体物性科学最前線-錯体化学と固体物性物理と生物物性の連携新領域創成を目指してー」
  • 発表場所: 東北大学理学部化学第4講義室(G-COE棟)
• [学会発表] 2D05分子性ナノ多孔質結晶取り込まれた水ナノチューブクラスターの構造と性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠, 須田貴広, 斎藤貴仁, 庄司大基, 宮里裕二, 石丸臣一, 小國正晴
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] 1PA-056水素結合型超分子錯体の構造と性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村上めぐみ・鷺山孝一郎・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 1PF-015分子性ナノ多孔質結晶内の水ナノチューブの構造と性質(第59回錯体化学討論会ポスター賞) (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯田千尋・堀井麻友美・斎藤貴仁・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 2Fa-03分子性ナノ多孔質結晶の電気化学的カチオン取り込み放出反応(第59回錯体化学討論会講演賞) (2009)
  • 著者名/発表者名: 村山朗・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 2PA-015水素結合型ルニウム混合原子価錯体の合成と構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川直希・磯谷和巨・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 2PA-078水素結合型ルテニウム錯体の超分子構造制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西和子・本山裕子・伊藤章太・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 2PB-006水素結合型金属錯体からなる多孔質結晶の酸化還元挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺一弘・斉城洋之・村山朗・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 2PC-004低分子Pt錯体を用いた金属クラスターの集積化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤章太・山本恵利華・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 2PC-005ビピリジン錯体によってもたらされるピロリン酸結合形成反応 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川谷内直人・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] オルトキノイド型配位子をもつ水素結合型Ru錯体の構造と性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯塚真令・森寛敏・榎本真哉・小島憲道・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 3E-14水ナノチューブ状クラスターの性質とイオンの水和構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 斎藤貴仁・飯田千尋・木村温和・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] ピロリン酸イオンによって架橋された二核金属錯体の合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮里裕二・川谷内直人・田所誠
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 二核錯体[M2(H2THBQ)(TPA)2](ClO4)2のプロトン・電子ドナー挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮里将司・安里英治・照屋勇人・高良聡・田所誠・宮里裕二・御厨正博
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
• [学会発表] 3B0930分子性ゼオライトに安定化された水分子クラスターの構造とダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠, 須田貴広, 齋藤貴仁, 庄司大基, 木村温和, 杉山毅, 平石敬三, 小國正晴
  • 学会等名: 第45回熱測定討論会
  • 発表場所: 首都大学東京
• [学会発表] P14分子性ナノ多孔質結晶に取り込まれた水分子クラスターの構造と性質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠, 飯田千尋, 齋藤貴仁, 島崎友理子, 堀井麻由美, 長澤新太, 安野佳男
  • 学会等名: 第45回熱測定討論会
  • 発表場所: 首都大学東京
• [学会発表] 0-04分子性ゼオライトを用いたカチオンの電気化学的吸脱着反応 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠・村山朗・細田廣之・井上朋紀・野口広一郎・宮里裕二
  • 学会等名: 第18回有機結晶シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
• [学会発表] 分子性ナノ多孔質結晶で安定化されたガスハイドレート型水分子クラスターの構造と性質 (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯田千尋・須田貴広-斎藤貴仁・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第57回錯体化学討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] 金属錯体とポリ酸から組織化されたナノ多孔質結晶で安定化された水ナノチューブの構造と性質 (2008)
  • 著者名/発表者名: 斎藤貴仁・須田貴広・飯田千尋・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第57回錯体化学討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] 水素結合型Rh錯体を用いた新規水ナノチューブの安定化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 堀井麻友美・須田貴広・斎藤貴仁・飯田千尋・宮里裕二・田所誠
  • 学会等名: 第57回錯体化学討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] [M(cyclam)]とトリメシン酸骨格からなるナノ多孔質結晶内の水分子クラスターの構造と性質 (2008)
  • 著者名/発表者名: 須田貴広・飯田千尋・斎藤貴仁・宮里裕二・石丸臣一・小國正晴・田所誠
  • 学会等名: 第57回錯体化学討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] 分子性ゼオライトに安定化された水ナノチューブクラスターの構造とダイナミクス (2008)
  • 著者名/発表者名: 田所誠, 加藤佑紀子, 小林千穂, 飯田千尋, 堀井麻友美, 石丸臣一, 小國正晴, 山室修, 大畑雄希, 宮里裕二
  • 学会等名: 第2回分子科学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [図書] 「トポロジーデザイニング」新しい幾何学からはじめる材料設計 pp.108-115分子内トポロジーを利用した分子結晶の精密配列制御」共著 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 総ページ数: 433
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] 「トポロジーデザイニング」新しい幾何学からはじめる材料設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田所誠
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考]
  • URL: http://www.rs-kagu.tus.ac.jp/tadokoro/