| 研究課題/領域番号 |
23K21122
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01955 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34010:無機・錯体化学関連
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
堀 顕子 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (90433713)
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| 研究分担者 |
RICHARDS GARY 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (00708620)
ジェズニチカ イザベラ 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40565769)
後藤 貴行 上智大学, 理工学部, 教授 (90215492)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024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)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
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| キーワード | 分子認識 / ガス吸着 / 金属錯体 / 分子性結晶 / 集積型金属錯体 / 結晶構造解析 / 錯体化学 / 吸着 / 四重極モーメント / πホール / 無機化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，二酸化炭素に象徴される「無極性分子」の効率的な認識，捕集，反応サイクルへの利用が求められている。これらの分子認識機能を伴う動的結晶場の創出には，結晶内における弱い相互作用を的確に制御し，結晶構成分子間の反発による結晶不安定化と異種分子への選択性を活用した構造開拓が必要である。本研究では，金属錯体の配位子部分に芳香族フッ素置換基を導入し「多フッ素化」することで，一般的な金属錯体と正反対の四重極モーメントを誘起し，二酸化炭素やベンゼンのような小分子を高選択的に捕捉する材料及び多成分系からの精製分離材料を開発する。
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| 研究成果の概要 |
無極性分子の識別と分離を可能にする結晶性固体材料の創出を目指し、電子欠乏型πホールを有するフッ素および窒素含有芳香族分子の合成と分子認識機能の評価を行った。フッ素化Cu錯体は、計画通り四重極モーメントに基づきベンゼンやCO2をヘキサフルオロベンゼンやアセチレンよりも高選択的に吸着した。Ni二核錯体はメタノールを、Pd・Pt錯体はベンゾフェノン誘導体を高選択的に認識し、ピラジナセン誘導体はナフタレン認識に伴う特異な吸収と発光を示し、πホール特性の拡張と機能化に成功し、それぞれ国際学術誌にて発表した。さらに、2次元Zn錯体では超低圧下でのCO2およびベンゼンの特異的吸着挙動と分離性能を見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
形状や物理的性質が似ており、顕著な極性や結合部位をもたないために分子間相互作用が弱い「無極性分子」に対する高選択的な認識と吸着分離を、ホスト分子の四重極モーメントの制御により実現した。とりわけ本研究では、構造柔軟性の高い非多孔性適応型結晶（NACs）の概念と静電ポテンシャル設計に基づく分子認識原理を提案し、外場（ガス、蒸気、温度など）への応答や、ホスト-ゲスト間の分子認識に伴う電荷移動に基づく色変化を示したことから、分子認識とセンサー機能を併せもつ新規材料の創出に貢献した。また、多フッ素化による選択的なNACsの構築は、環境調和型分離技術への展開も期待できることから意義がある。
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