| 研究課題/領域番号 |
22K04854
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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 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
太田 俊 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (20733132)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 水素結合 / 揮発性有機化合物 / 吸着 / 水耐性 / 分離 / 錯体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分子を水素結合により自己集合させた多孔質構造体（HOF）が新材料として注目されている。本研究代表者は最近、あるニッケル錯体をNーH・・・Cl水素結合により自己集合させることで、柔軟なHOFが構築できることを見出している。なお、ここでの柔軟性とは、物質吸着時における水素結合の切断と再結合を意味する。この成果を起点に本研究では、種々の弱い水素結合を利用して新規HOFを構築し、研究代表者の系における柔軟なHOFの構造と機能との関係を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
分子を水素結合により自己集合させた多孔質構造体をHOFと呼ぶ。本研究では、種々の弱い水素結合を利用して新規HOFを構築し、その構造と機能との関係を明らかにすることを主目的としている。研究2年目となる2023年度の主要な成果として、あるベンゾイミダゾール系有機化合物を基盤とするHOFが、極性のある揮発性有機化合物を吸着できることを見出した点が挙げられる。単結晶X線構造解析により、この吸着が、HOF骨格の形成に関わる弱い分子間水素結合（N-H・・・π相互作用）の切断と、ゲスト分子との新たな水素結合の形成により起こることを明らかにした。この成果は、研究代表者の「HOF構築に弱い水素結合を利用することで柔軟性高いHOFが得られる」という提案を支持するものであり、柔軟なHOF構築に用いることができる弱い水素結合の種類を増やした点で意義がある。加えて、このHOFは高湿度条件下においても揮発性有機化合物吸着機能を示すことが明らかとなった。実際の有機溶剤を取り扱う工場は高湿度なことが多いため、高湿度条件でも機能する吸着材料が求められている。その観点でみると本成果は、高湿度条件で有機溶剤の蒸気を吸着できる材料の設計指針を明らかにした点でも意義がある。この高湿度条件でも機能するHOFに関する成果について、査読付英語学術論文としてまとめ、発表した。さらに本年度は、昨年度見出したニッケル錯体を基盤とするHOFによる色変化挙動についても、査読付英語学術論文としてまとめ、発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
「研究実績の概要」欄に記載した通り、本年度論文発表を行ったHOFは、高湿度条件下でも機能する。この特徴は産業界のニーズともよく合致しているため、本成果は実際の現場からの需要に応えられる材料の設計指針を示すものと捉えられる。この成果は、研究開始当初、全く想定していなかったものであり、本研究の価値を大きく高める。よって、本研究は当初の計画以上に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度見出した高湿度条件下でも機能するHOFに関して得た知見を起点に、より材料として適切なHOFの開発を進める。また、論文発表には至っていないものの、これまでとは異なる弱い水素結合が、柔軟なHOFを構築できることも見出していることから、その機能解明と論文化へ向けた取り組みも行う。
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