| 研究課題/領域番号 |
20H02748
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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34010:無機・錯体化学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
北川 裕一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90740093)
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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 |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 希土類錯体 / アントラセン / 多環芳香族化合物 / ユウロピウム / トリボルミネッセンス / 発光 / 酸化反応 / トリボケミストリー / 化学反応 / 励起状態 / 電荷分離励起状態 / セリウム / ガドリニウム / 4f軌道 / 触媒 / 励起反応 / 力学的な刺激 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物質に力学的な力を加えたときにその物質が励起状態を形成し、発光する現象のことをトリボルミネッセンスという。申請者は希土類錯体を基盤としたトリボルミネッセンスの研究を行っており、近年「力学的な刺激で効率的に励起状態を形成する錯体設計」を突き止めた。本研究ではこの配位子設計に基づき、力学的な刺激で形成する励起状態を利用して「化学反応」を起こせる新しい錯体材料を創成する。具体的な研究達成目標は、力学的な刺激により(1)二酸化炭素を還元(目標1)できる錯体材料、(2)水から水素を発生(目標2)できる錯体材料、(3)酸素を活性酸素に変換(目標3)できる錯体材料をそれぞれ創成することである。
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| 研究実績の概要 |
物質に力学的な力を加えたときにその物質が励起状態を形成し、発光する現象のことをトリボルミネッセンスという。申請者は希土類錯体を基盤としたトリボルミネッセンスの研究を行っており、近年、力学的な刺激で励起状態を形成に基づき強く発光する錯体設計を見出している。本研究ではこの配位子設計に基づき、力学的な刺激で形成する励起状態を利用して「化学反応」を起こせる新しい錯体材料を創成する。本目的を達成するために(1)アントラセン骨格を導入した希土類錯体、(2)触媒活性が生じうる金属種を導入した希土類錯体をそれぞれ合成し、摩擦刺激による反応性を評価した。その結果、(1)の系において摩擦励起反応に成功したので以下にその概要を示す。
アントラセン骨格を導入した二座ホスフィンオキシド配位子とヘキサフルオロアセチルアセトナトから構成されるユウロピウム錯体について合成を行った。単結晶構造解析により、アントラセンが積層した二核ユウロピウム錯体を形成することが分かった。希土類イオンを変えたガドリニウム錯体も同じ配位子を用いることで、積層したアントラセン配位子がガドリニウム間をつないだ二核錯体が形成することが分かった。
それぞれの希土類錯体について摩擦刺激による反応性を比較検討した。具体的には乳鉢で希土類錯体結晶をすり潰して、その反応性について検討した。ユウロピウム二核錯体は刺激による積層したアントラセンの酸化反応が起きることが明らかとなった。一方、ガドリニウム二核錯体は刺激により積層したアントラセンの二量化反応が確認され、金属イオンの種類により摩擦励起による反応性が異なることを初めて見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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