| 研究課題/領域番号 |
23K23358
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02090 (2022-2023)
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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 (2022-2023) |
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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 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
二瓶 雅之 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00359572)
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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 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | ケージ化合物 / ナノ粒子 / 多核金属錯体 / 金属多核錯体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、パネル分子とリンカー分子が共有結合で連結された有機ナノケージ分子に着目し、官能基や金属イオンを精密空間配置した孤立ナノ空間の構築と空間特異的な機能開拓を目的とする。孤立ナノ空間は、パネルを修飾することで構造と電子状態の高度な階層化が可能となる。機能性パネル分子をもつ有機ナノケージ分子の化学修飾を利用し、蛋白質に類似した金属イオンの集積化を可能とする孤立ナノ空間を人工的に構築する。さらに、他のいかなるナノ空間材料においても不可能な孤立ナノ空間の精密化学修飾と空間特異的物質合成反応の開拓を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では有機ナノケージ分子の内部空間に着目し、官能基や金属イオンを精密空間配置した孤立ナノ空間を構築することで空間特異的な機能を開拓することを目的とする。具体的には、内部空間を構成するパネル分子とリンカー分子を修飾することで、化学的な相互作用やポテンシャルなどが高度に階層化された空間を創出し、蛋白質に匹敵する金属イオンの精密集積化など、他のいかなるナノ空間材料においても不可能な孤立ナノ空間特異的物質合成・反応の開拓を行う。
昨年度は、初年度に合成したテトラヘドラルケージ分子における協同的金属イオン取り込み挙動の詳細について明らかにした。その結果、ゲスト分子としてハロゲン化メタンなどの小分子を包接することにより、協働性に変化が現れることが分かった。すなわち、ヘモグロビンに見られるようなゲスト分子による協働性の制御が可能であることが明らかになった。また、本年度は新たに、立方体型の形状を持つ新規ケージ分子の合成にも成功した。このケージ分子については、異なる金属イオンを位置選択的に配置できることを示唆する結果を得た。また、酸化還元挙動についても明らかにし、本ケージ分子が高い空間修飾性と豊富な機能性を持つナノ空間材料になり得ることを見出した。一方で、これまでに検討を続けてきた立法八面体型ケージ分子については、ケージ分子の外部周辺空間の化学修飾法を開発した。その結果、有機溶媒に対する溶解度や分子間相互作用を設計することが可能になった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は様々な形状とサイズを持つ有機ナノケージ分子を合成し、その内部空間を反応場とした孤立空間化学を開拓することを目的としている。昨年度は、形状の異なる新たな有機ケージ分子を合成することに成功するとともに、ケージ分子特有の機能の発現についても見出した。本成果は、様々な形状とサイズ、機能を持つ内部空間の構築と物質合成研究に展開する上での基盤となるものであり、重要な成果である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、立方体型ケージ分子における金属イオンの精密配列を重点的に行うとともに、空間規制型ナノ粒子の合成についても達成する。また、粒子間相互作用に着目し、階層的配列化についても検討を行う。
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