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気相中で原子が数個から数千個程度凝集してできたクラスターは、光応答や磁性といった機能の最小単位であると考えられ、新規な触媒や機能材料として期待できる。とりわけ、金属酸化物は、触媒あるいは担体として触媒化学の中で幅広く実用化されてきている。このような視点に基づき、下記の3つの成果を得た。
(1)金属原子を有機分子配位子で孤立化させるとともに保護をして、金属原子の機能を最大限に活用することを目指して、さまざまな有機金属錯体を気相中で生成させることに成功した。とりわけ、1次元多層フェロセンの生成を行ない、ラジカル配位子による複数の金属原子の孤立化に初めて成功した。今後はこの錯体自身の機能とともに金属原子の電子スピン状態の評価が極めて重要である。
(2)金属酸化物および硫化物の電子状態と吸着反応性の検証の具体例として、イットリウム金属の酸化物と鉄、およびコバルトの硫化物について実験を行ない、クラスター中での金属原子の酸化数と電子構造および、硫黄原子による金属電子の架橋構造とそれらクラスターのアンモニア分子との吸着反応性とを明らかにした。
(3)ナノクラスターの固体表面へのソフトランディング法の確立を、レーザー蒸発で生成させた有機金属クラスターイオンを対象として、四重極質量分析計でのサイズ選択の後に、30層程度の希ガスアルゴン原子を吸着させた極低温金属基板にソフトランディングさせることに成功した。そして、バナジウム金属の有機金属クラスターの赤外分光を測定して、振動数から構造の情報を得るとともに、入射エネルギー依存性などのソフトランディングの条件を明らかにした。
これらの研究によって、このソフトランディング技術を利用して、気相クラスターを機能単位とする固体基板の修飾、材料開発が可能であることを明らかにできた。
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