| 研究課題/領域番号 |
20H02548
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分28010:ナノ構造化学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
藤内 謙光 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30346184)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
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| キーワード | 多孔質材料 / 電荷補助型水素結合 / 自己組織化 / ナノリアクター / 触媒反応 / 多孔質構造 / 超分子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、複数の有機分子から階層的にデザイン可能なナノ空間を有する超分子多孔性物質を構築する。このような多孔性物質のナノ空間表面に配位性の置換基を化学修飾し、触媒金属を配位することで精緻にコントロールされた反応場を創出し、物理刺激（光、熱）を印加することにより高度に制御された超分子ナノリアクターを創製することを目的とする。究極的にはCO2を比較的温和な条件で物質変換することに挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、まず複数の有機分子により階層的に巨大な超分子複合体を作成する。さらに超分子複合体を自律的に組み上げることによって、デザイン可能なナノ空間を有する超分子多孔性物質を構築する。このような多孔性物質のナノ空間表面を化学修飾し、触媒金属を配位することで精緻にコントロールされた反応場を創出し、物理刺激（光、熱）を印加することにより高度に制御された超分子ナノリアクターを創製することを目的とする。
第３年度も設計指針通り、酸塩基反応によって複数種からなる巨大な超分子複合体を作成し、階層的にそれらを集積させ、触媒金属を担持させることによって一連の触媒機能性多孔質有機塩の構築を確立することを目指した。
一方で多孔質構造の空間表面修飾を目的として、嵩高いアミンであるトリフェニルメチルアミンに様々な元素や置換基を導入し、それらを空間表面に露出させることで、空間環境の制御を試みた。テトラスルホビフェニルメタンとの組み合わせにおいては、置換した元素に応じてガス吸着特性を大きく変化させることに成功した。
このようなガス吸着特性の変化と選択性をセンシング材料へと応用した。発光性を有する多孔質構造を構築し、空孔サイズを制御することにより、アンモニアに対してppbオーダーで選択的に検知できる高性能、高感度センシングデバイスを創成することができた。このセンシングデバイスは、一般的な半導体センサーでは見分けがつかないメチルアミンに対しても、空孔による分子ふるい効果によって極めて高選択的に検知することが可能である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
リアクターに用いる多孔質構造の、形状や大きさ、表面環境の制御に成功している。一方で、触媒金属の担持にも成功しており、今後それらの組み合わせによりナノリアクターの構築が可能であると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで得られてきた知見をもとに、水素発生触媒やカップリング触媒を多孔質構造中に固定し、リサイクル可能な有機不均一触媒の構築を行う。
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