| 研究課題/領域番号 |
23K17349
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
寺嵜 亨 九州大学, 理学研究院, 教授 (60222147)
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| 研究分担者 |
堀尾 琢哉 九州大学, 理学研究院, 准教授 (40443022)
荒川 雅 九州大学, 理学研究院, 准教授 (10610264)
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| 研究期間 (年度) |
2023-06-30 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2027年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2026年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2025年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2024年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | ナノ物質科学 / クラスター / 超原子 / 気相化学 / 液相化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、原子分子クラスターの中でも、物質の新たな構成要素となる可能性をもつ「超原子」に着目し、超原子クラスターが組織的に集積した「クラスターマテリアル」の創製およびその物性科学を推進する。特に、マテリアル創製において気相・液相の科学を融合した新たな方法論を開拓し、新規ナノ物質の創製に取り組む。一方、光や電子による先端的な分析技術で、構造解析と物性評価に取り組む。以上により、クラスターを基盤とする新たな物質設計論を構築し、ナノ物質科学を新展開に導く。
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| 研究実績の概要 |
液相研究では、前年度に、水液滴に微量のポリオールを混合すると凍結が遅延することを見出し、ポリオールとして、エチレングリコール、グリセロール、キシリトールの3種を取り上げて、系統的に実験を行った。本年度は、これらの実験結果を整理して解析を進め、論文発表を行った。一方、実験・解析を進める中で、ポリオール混合による均質凍結核生成温度の低下が凍結遅延の主要因と推測し、昨年度から分子動力学計算による理論解析を開始した。本年度は、純水の均質凍結核生成速度の評価に続き、エチレングリコール混合系のシミュレーションを精度を高めて進め、凍結核生成速度の温度依存性を純水と比較した。その結果、凍結核生成速度の増大が純水よりも低温域で起きることを確認し、学会発表を行った。
気相研究では、前年度に引き続き、超原子クラスター種の探索を推進した。主な成果として、VもしくはMnを添加したAgクラスター正イオンについて、紫外－可視スペクトルを測定し、量子化学計算を併用して電子構造・幾何構造の解析を行った。とりわけ、原子数13個かつ価電子数18個を有するAg12Mn+クラスターについて、先鋭な単一のピークを呈する吸収スペクトルが観測され、対称性の高い正二十面体構造を有する特異的に安定な超原子種を示唆する成果を得た。なお、Ag12V+は、やや対称性の低い構造が示唆された。ただし、どちらの系も量子化学計算が示唆する最安定構造と整合せず、実験と理論との整合性の解決が今後の課題となった。一方で、昨年度に開始したCuクラスターの研究をさらに推進し、量子化学計算との対応に基づいた8～14量体の幾何構造解析から、クラスターの成長過程を特徴づける成果を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
年度途中までは順調に実験・成果発表を進めていたが、年度後半に金属クラスター発生装置が故障し、その修理・復旧に時間を要している。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず、金属クラスター発生装置の復旧に注力し、復帰後には気相クラスターの生成と特性評価を継続して進めて行く。その一方で、液相実験では、真空中の種々の水溶液液滴を対象に熱力学過程の研究を進めるとともに、並行して分子動力学シミュレーションを活用した理論研究に取り組む。
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