| 研究課題/領域番号 |
21H01737
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
上野 裕 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (00775752)
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| 研究分担者 |
村田 靖次郎 京都大学, 化学研究所, 教授 (40314273)
青柳 忍 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (40360838)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | 内包フラーレン / 不安定化学種 / 分子手術 / プラズマ / フラーレン / ナノ炭素 / リチウムイオン / クラスター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
隔離された不活性空間として知られるフラーレン内部へ段階的に原子・分子を挿入することで，不安定な分子や原子集合体をボトムアップ的に構築・単離する手法を確立する．具体的には，プラズマを用いた原子・イオン挿入法，および有機合成による小分子配置手法を駆使することで，『単離が極めて困難な不安定化学種』を内包したフラーレンの合成を実現する．フラーレン内部に配置されることで定常的に存在可能となった不安定化学種の構造，構成原子間相互作用の詳細にアプローチし，これらに起因する物性を探索する．本研究により，未踏構造の積極利用へと導く『不安定化学種の新科学』の開拓・拡大へ向けた研究基盤を構築する．
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| 研究成果の概要 |
不活性空間として知られるフラーレン内部への段階的に原子・分子挿入法により，不安定な分子や原子集合体をフラーレン内部空間においてボトムアップ的に構築・単離する手法を確立した。本手法により，例えば『真空中でのみ存在可能な不安定構造』のように，限られた環境でのみ研究対象とされてきた化学種の構造・物性を定常化し，安定なバルク材料としてその物性を探索・利用することが可能となる。実際に，気相の科学で研究対象とされてきたLi+-H2OクラスターのC60内部におけるその場構築を実現し，固体や溶液に対する測定によって当該化学種の詳細な構造・物性へのアプローチすることや，物性応用が可能であることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
安定化が困難な不安定分子は，気相実験や極低温下をはじめとする特殊な条件における実験の対象となっている。これらの実験によって得られる基礎的な知見は，反応デザイン，材料設計指針を与えうる点で重要であるが，直接物性応用へと繋げることは，安定性・単離の観点から極めて困難とされている。このような不安定分子を安定化する手法の開発（＝不安定な構造を如何に安定化するかという化学全般にわたる大課題に対する回答）は，未知の構造・物性相関を発見・理解・応用する上で重要な意義を持つ。
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