ナノサイズ球状ポリ酸からなるイオン結晶におけるナノ空間の構築と動的構造制御

• 研究課題/領域番号: 26286001
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造化学
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 尾関 智二 日本大学, 文理学部, 教授 (60214136)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2014年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: ナノ構造 / ポリオキソメタレート / 結晶構造制御 / Ｘ線回折 / X線回折 / 質量分析

研究成果の概要

直径約３nmの球状構造を示し、１３２個のモリブデン原子、５０４個の酸素原子などからなる化合物であるナノサイズ球状ポリ酸の結晶が、水を吸収・放出して膨張・収縮する現象を見出し、その現象が繰り返し起きることを単結晶放射光X線回折により明らかにした。あわせて、このナノサイズ球状ポリ酸が水溶液中では準安定状態にあり、時間の経過とともに１０２個のモリブデン原子などからなる、一回り小さな球状ポリ酸へと変化することを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

モリブデン１３２原子などからなるナノサイズ球状ポリ酸は、分子貯蔵材料や触媒として注目を集めている化合物である。その結晶の可逆的な水の吸収・放出現象を明らかにした本研究は、この化合物の分子貯蔵材料としての機能発現機構の解明に資するとともに、機能向上の方針を与えるものとなる。また、溶液中での安定性を解明した成果は、注目を集めていながら未だに性質が詳らかになっていないこの化合物が、本質的に不安定なものであることを明らかにしたという学術的意義がある上に、この化合物を触媒として用いる際の条件設定に対して重要な情報を与えるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Fully protonated B-type hexamolybdoplatinate [H6PtMo6O24]2? and its adduct formation with [Pt(OH)6]2? (2017)
  • 著者名/発表者名: Ozeki Tomoji、Yagasaki Atsushi
  • 雑誌名: IUCrData 巻: 2 号: 12
  • DOI: 10.1107/s2414314617017527
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reaction of the Hydrogen-bonded Hexamolybdoplatinate Tetramer [H23(PtMo6O24)4]9- with Methanol: Formation of the Methylated Hydrogen-bonded Hexamolybdoplatinate Trimer [(H4Me2PtMo6O24)(H3Me3PtMo6O24)2]6- (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Imai, T. Ozeki, A. Yagasaki
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 45 号: 1 ページ: 19-20
  • DOI: 10.1246/cl.150897
  • NAID: 130005118777
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control over the preference for binding sites of polyoxometalates to silver ethynide clusters by surface charge modification (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Tamari, K. Ono, M. Hashimoto, T. Ozeki
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 44 号: 44 ページ: 19056-19058
  • DOI: 10.1039/c5dt02972d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Asymmetrically Fused Polyoxometalate–Silver Alkynide Composite Cluster (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kurasawa, F. Arisaka, T. Ozeki
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 54 号: 4 ページ: 1650-1654
  • DOI: 10.1021/ic502644v
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis, structure and valence-trapping vs. detrapping for new trinuclear iron pentafluoro benzoate complexes: possible recognition of organic molecules by 57Fe Mössbauer spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Onaka, Y. Sakai, T. Ozeki, T. Nakamoto, Y. Kobayashi, M. Takahashi, R. Ogiso, T. Takayama, M. Shiotsuka
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 43 号: 18 ページ: 1477-9226
  • DOI: 10.1039/c3dt53623h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of a Kagome Lattice with Huge Channels by Very Large Spherical Anions (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Saito, T. Ozeki
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2012 Part A, Highlights and Facility Report 巻: 2012 ページ: 36-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Structural Characterization of Isomers of Ru-Substituted Keggin-Type Germanotungstate with dmso Ligand (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Shimizu, T. Ozeki, H. Shikama, T. Sano, M. Sadakane
  • 雑誌名: Journal of Cluster Science 巻: 25 号: 3 ページ: 755-770
  • DOI: 10.1007/s10876-013-0641-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] ポリオキソメタレートイオンの対称性と結晶構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾関智二
  • 雑誌名: 触媒 巻: 56 ページ: 330-335
  • 査読あり
• [学会発表] ヘキサモリブドクロム酸塩の擬多形 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高柳真由; 森谷峻; 岡安志人; 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] Keplerate型球状ポリ酸の分解生成物の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 塩川優一; 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] タングステン原子導入に伴う132核Keplerate型球状ポリモリブデン酸のスペクトル変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 堀明日佳; 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] 4核マンガン錯体を含むサンドイッチ型ポリ酸と銀エチニド錯体からなる二種の新規ポリ酸-銀クラスター複合体の合成とその構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] 水溶液中におけるボール型ポリ酸の分解過程の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塩川優一; 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 錯体化学会第68回討論会
• [学会発表] Weakley型ポリ酸[M4(L)2(PW9O34)2]10-を用いた新規-銀クラスター複合体の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山村拓; 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 錯体化学会第68回討論会
• [学会発表] Photocatalytic hydrogen evolution reaction using the polyoxometalatesilver ethynide composite cluste (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, Kenji; Ozeki, Tomoji
  • 学会等名: 43rd International Conference on Coordination Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Surface electron densities of polyoxometalates probed by composite cluster formation with silver ethynides (2018)
  • 著者名/発表者名: Ozeki, Tomoji; Ohashi, Kenji; Kurasawa, Mariko; Tamari, Sho; Umemoto, Yuta; Kitamura, Kazuki; Onuma, Yoshiaki; Yamamura, Taku; Kurita, Kengo; Morikawa, Shinya
  • 学会等名: 43rd International Conference on Coordination Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Development of the hydrogen production catalyst using the polyoxometalate-silver ethynide composite cluster (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, Kenji; Ozeki, Tomoji
  • 学会等名: International symposium on Metal-Oxo Cluster Sciences: Exploring Novel Possibilities
  • 国際学会
• [学会発表] Crystals of polyoxometalate and related compounds exhibiting twinning by merohedry (2018)
  • 著者名/発表者名: Ozeki, Tomoji; Ohashi, Kenji; Shikama, Hideyasu
  • 学会等名: International symposium on Metal-Oxo Cluster Sciences: Exploring Novel Possibilities
  • 国際学会
• [学会発表] Crystal and solution structures of polyoxometalates and related clusters (2018)
  • 著者名/発表者名: Ozeki, Tomoji
  • 学会等名: AsCA 2018/CRYSTAL 32, a combined conference of the Asian Crystallographic Association (AsCA) and the Society of Crystallographers in Australia and New Zealand (SCANZ)
  • 国際学会
• [学会発表] Decomposition products of the spherical Keplerate type polyoxometalate (2018)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa, Yuichi; Ohashi, Kenji; Ozeki, Tomoji
  • 学会等名: AsCA 2018/CRYSTAL 32, a combined conference of the Asian Crystallographic Association (AsCA) and the Society of Crystallographers in Australia and New Zealand (SCANZ)
  • 国際学会
• [学会発表] SAXSによるポリオキソメタレート溶存状態の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾関智二
  • 学会等名: PF研究会「多様な物質・生命科学研究に広がる小角散乱～多（他）分野の小角散乱を学ぼう！」
• [学会発表] ポリ酸-銀エチニド複合クラスターによる水素生成光触媒反応機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Weakley型ポリ酸を用いた新規ポリ酸-銀クラスター複合体の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山村拓; 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] ボール型ポリ酸の分解過程の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塩川優一; 大橋賢二; 尾関智二
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Polyoxometalate-Silver Ethynide Composite Clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoji Ozeki
  • 学会等名: International Symposium on Frontiers in Metal Oxide Cluster Science: From Fundamentals to Environmental Applications
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Analyses of the dimensions of nano-scale polyoxometalates in their solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoji Ozeki
  • 学会等名: Frontiers in Metal Oxide Cluster Science
  • 国際学会
• [学会発表] The pH driven nuclearity growths of nano-scale polyoxomolybdates and their structure directed crystallization (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoji Ozeki
  • 学会等名: International Forum in Metal Oxide Cluster Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ポリ酸の結晶構造と溶液構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾関智二
  • 学会等名: 平成29年度日本結晶学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Evaluation of Results (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoji Ozeki
  • 学会等名: 14th Conference of the Asian Crystallographic Association, Satellite Meeting II, School of Single Crystal Structure Determination
  • 発表場所: Hanoi University of Science and Technology, Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2016-12-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 小角散乱を用いたポリオキソメタレートの溶液内会合状態の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾関智二
  • 学会等名: PF研究会「徹底討論！小角散乱の魅力～基礎・応用・産業利用」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構物質構造化学研究所、茨城県つくば市
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] The stability difference of MO42- (M = Mo, W) encapsulating silver(I) ethynide clusters (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Ohashi, T. Kojima, M. Sadakane, M. Hashimoto, T. Ozeki
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス、京都府京田辺市
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Designer polyoxometalate - silver alkynide chimera cluster (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ozeki, M. Kurasawa, F. Arisaka
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] MO42- (M = Mo, W) encapsulating silver(I) ethynide clusters formed by template exchange reactions abstracting MO42- groups from the Keggin-type polyoxometalates (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ohashi, T. Kojima, M. Sadakane, M. Hashimoto, T. Ozeki
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrogen-bonded trimer of methylated molybdoplatinate (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Imai, T. Ozeki, A. Yagasaki
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Template effects on the formation and stabilities of silver tetracosa clusters (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ohashi, T. Kojima, M. Sadakane, M. Hashimoto, T. Ozeki
  • 学会等名: 錯体化学会 第65回討論会
  • 発表場所: 奈良女子大学、奈良県奈良市
  • 年月日: 2015-09-21
• [図書] 理科年表 2019（机上版） (2018)
  • 著者名/発表者名: 国立天文台、気象庁、久我隆弘、西原寛、須貝俊彦、小澤一仁、藤井敏嗣、纐纈一起、田口聡、石井守、浅島誠、肱岡靖明、菅原正雄、尾関智二ほか
  • 総ページ数: 1160
  • 出版者: 丸善出版
  • ISBN: 9784621303320
• [図書] 理科年表 平成30年 第91冊 (2017)
  • 著者名/発表者名: 国立天文台、気象庁、久我隆弘、西原寛、須貝俊彦、小澤一仁、藤井敏嗣、纐纈一起、家森俊彦、石井守、浅島誠、肱岡靖明、大谷義近、菅原正雄、尾関智二ほか
  • 出版者: 丸善出版
  • ISBN: 9784621302170
• [備考]
  • URL: http://dep.chs.nihon-u.ac.jp/chemistry/ozeki1.html
• [学会・シンポジウム開催] International symposium on Metal-Oxo Cluster Sciences: Exploring Novel Possibilities (2018)