| 研究課題/領域番号 |
22K14649
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
村松 悟 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (40837796)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 配位子保護金属クラスター / 分子クラスターラジカルイオン / 極低温イオントラップ / 八極子イオンガイド / イオン光学 / 光解離分光 / 衝突誘起解離 / 質量分析 / 構造ゆらぎ / 金属クラスター / クラスター開裂 / 電荷共鳴相互作用 / 異性体選別 / 気相分光 / 二重共鳴分光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機配位子で表面保護された金属クラスターにおいて，その金属コア構造・配位子の配座が柔軟に変化することで，エネルギー的に近接した複数の安定構造(異性体)が共存すること(構造ゆらぎ)が最近になって見出された。本研究では，ゆらぎの中で現れる各異性体の構造を明瞭に区別しながら別々のスペクトルとして取得することが可能な気相極低温環境下での異性体選別分光をこれら金属クラスター系に適用する。幾何構造に依存して敏感に変化する配位子間の相互作用やクラスターコアの電子状態を分光学的に捉えることで，配位子保護金属クラスターにおける構造ゆらぎの起源や役割を解明することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
有機配位子保護金属クラスターをはじめとするクラスター化合物において見られるクラスターコア構造の柔軟な変化（「構造ゆらぎ」）に対し，それに起因する電子状態変化や機能発現を気相分光・分析手法によって明らかにすることを最終的な目的に研究を推進した。一連の研究により以下の成果を得た。
(1) 柔らかな金属コアを有する偏平型ホスフィン保護金クラスター[Au9(PPh3)8](3+)の構造ゆらぎが緩衝ガスとの衝突によって誘起されることを見出し，それに伴い価電子数の変化を伴うクラスターコア開裂が生じることを明らかにした（J. Phys. Chem. Lett., 14, 5641 (2023).）。
(2) 同手法の対象の拡大を図り，チオラート保護カドミウム硫黄クラスターの衝突誘起解離質量分析実験を推進した。同クラスターにおいてはチオラート1分子の組成の違いが幾何構造および解離エネルギーに顕著に影響することを見出した。現在，構造ゆらぎとの関係の可能性を検討している。
(3) 分子クラスターラジカルイオンである二硫化炭素ダイマー正イオン[(CS2)2](+(dot))において，常温程度の熱エネルギーで構造ゆらぎが生じることを見出し，ゆらぎに伴う電荷共鳴遷移エネルギーの変化を温度可変（極低温or常温）イオントラップ分光によって明らかにした（J. Phys. Chem. Lett., 15, 1493 (2024).）
(4) 有機配位子保護金属クラスターの気相分光のためのエレクトロスプレー／極低温イオントラップ分光装置の改良（高感度化）を進めた。具体的に，八極子イオンガイドによって空間的に広がったイオンを効率的に3次元イオントラップ内へと集束させるための「3段型イオンレンズ」を新たに設計・導入したところ，同装置におけるイオン検出効率が大幅に増大し，実際に金属クラスターの気相分光を十分なS/N比で行うことが可能となった。
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