金属ナノクラスターの分散・配列系における分子シンクロを利用した情報変換と伝達

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11167281
• 研究機関: 山口東京理科大学
• 研究代表者: 戸嶋 直樹 山口東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (50011010)
• キーワード: 分子シンクロナイゼーション / 金属ナノクラスター / 金属ナノ粒子 / 自己組織化 / 刺激応答性 / コロイド分散液 / 表面プラズモン吸収 / 水素化触媒活性

研究概要

我々は、種々の金属ナノクラスターの粒子径と構造を制御することに成功している。本研究では、金属ナノクラスターの分散系で、情報変換と伝達の機能を発現するような分子シンクロナイゼーション系の構築を目的とする。
1)混合による金属ナノクラスター組織体の形成
昨年度、別々に合成した銀ナノクラスターと貴金属ナノクラスターとを混合することにより、銀をコアとする疑似コア-シェル型構造を形成するという現象を報告したが、本年度は主としてこの疑似コア-シェル系の水素化触媒作用について検討した。アクリル酸メチルの水素化に対して、Rh単独ナノクラスターは高活性だが、Ag単独ナノクラスターは低活性を示した。これに対しAg/Rh混合系の触媒活性は組成により変化するが、Ag/Rh比=(1/4)のときに最大活性を示し、Rh単独ナノクラスターの1.5倍の活性を示すという結果を得た。Agナノクラスターに貴金属ナノクラスターを加えた時の活性の変化は、銀表面に配列した貴金属と内核の銀との間の電子移動の効果によるものと考えられる。
2)ホスト-ゲストを利用した金属ナノクラスター触媒
シクロデキストリン(CyD)は、ゲスト分子を包接し分子認識する。この性質を利用した分散系の分子シンクロを検討した。Poly(β-CyD)で保護したPdナノクラスターは、酢酸パラジウムの水/エタノール(1/1)溶液を、加熱還流することにより調製した。種々のオレフィンを基質とし、その水素化触媒活性について検討した。10-ウンデセン酸は、2-ウンデセン酸に比べ2.5倍速く水素化された。これは、10-ウンデセン酸がPoly(β-CyD)の空洞に包接されることにより、不飽和結合がナノクラスター表面に配位しやすく、高い初速度で反応が進行するためである。この方法で、包接による分子認識に基づいた、選択的水素化触媒反応に成功した。

研究成果

• [文献書誌] Naoki Toshima: "Effect of Additional Metal Ions on the Catalysis of Polymer-Stabilized Metal Nanoclusters"Journal of Molecular Catalysis. (in press). (2001)
• [文献書誌] Naoki Toshima: "Variotus Ligand-Stabilized Metal Nanoclusters as Homogeneous and Heterogeous Catalysts in the Liquid Phase"Applied Organometallic Chemistry. 15. 178-196 (2001)
• [文献書誌] Naoki Toshima: "Nanoscopic Structure and Function of Polymer-Protected Metal Clusters "Macromol.Symp.. 156. 45-52 (2000)
• [文献書誌] 白石幸英: "高分子保護貨幣金属ナノクラスターの調製と機能"高分子論文集. 57(6). 346-355 (2000)
• [文献書誌] Tetsu Yonezawa: "Structure of Monoalkyl-Monocationic Surfactants on the Microscopic Three-Dimensional Platinum Surface in Water"Colloids and Surfaces A. 169(1-3). 35-45 (2000)
• [文献書誌] Yukihide Shiraishi: "Oxidation of Ethylene Catalyzed by Colloidal Dispersions of Poly (sodium acrylate)-Protected Silver Nanoclusters"Colloids and Surfaces A. 169(1-3). 59-66 (2000)
• [文献書誌] Naoki Toshima: "Precision Polymers and Nano-Organized Systems"Kodansha. 350 (2000)
• [文献書誌] Naoki Toshima: "Fine Particles : Synthesis, Characterization, and Mechanism of Growth "Marcel Dekker, Inc.. 740 (2000)