| 研究課題/領域番号 |
20K05244
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小安 喜一郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20508593)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | イリジウム / インジウム / 金属間化合物 / レーザー蒸発法 / MALDI質量分析法 / 透過型電子顕微鏡 / メタロイド / CO2 / 分子活性化 / 遷移金属 / 磁気ボトル型光電子分光法 / クラスター / 高分子安定化 / レーザーアブレーション / 光電子スペクトル / 量子化学計算 / 低配位数 / 配位不飽和 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，最密充填構造をとる金属元素を，直径1 nm（原子数100個程度）以下のクラスター領域まで縮小し，金属状態と異なる幾何構造を引き出して触媒などへの適用を目指す。低圧雰囲気下で金属試料にレーザー蒸発法を適用して保護剤を含む溶液中に金属クラスターを取り出し，透過型電子顕微鏡やX線回折法を適用してサイズや構造を調べ，金属状態と異なり配位不飽和サイトをもつクラスターの生成法を開発して，活性の高い触媒への展開を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，立方体型をはじめとするバルクとは異なる構造のクラスター合成，ならびに反応活性に関連して以下の成果を得た。（１）レーザー蒸発法によって生成したイリジウムクラスターを溶液中に取り込み，吸収スペクトルや電子顕微鏡観測によって立方体型構造の可能性を示した。（２）立方体型に基づく構造を持ちうる小サイズインジウムクラスターを，従来よりも簡便な方法で合成できた。（３）Auを含む金属間化合物を用いて構造を変化させ，安定組成を持つクラスターや触媒活性を見出した。また（４）分子活性化の指標として，金原子負イオンとCO2における相対エネルギーや結合エネルギーを実験に基づいて見積もった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでの真空実験から，金属クラスターがバルクとは異なる，例えば立方体に基づいた幾何構造をもつことが推定されてきた。本研究でレーザー蒸発法によって生成したクラスターを溶液中に取り込み電子顕微鏡で観測することによって，真空中で推定されていたような構造のクラスターの溶液が実際に得られる可能性が示された。また，13族元素の小サイズクラスターが従来よりも簡便な手法で合成できたことにより，その応用展開が期待される。さらに，金属間化合物を利用して金属の構造をバルクの状態から変化させて安定組成や触媒活性を引き出せる可能性が示された。これらの結果は，金属クラスターの機能性材料への展開につながると期待される。
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