分子認識人工酵素機能を付加した界面での光触媒設計と構造-機能相関の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15033218
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩澤 康裕 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40018015)
• 研究分担者: 佐々木 岳彦 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (90242099)
• キーワード: 固定光触媒 / モレキュラーインプリンティング光触媒 / 触媒設計 / 走査トンネル顕微鏡 / TiO_2(001)単結晶表面 / 光触媒作用 / 時間分解X線吸収微細構造 / 光電子放出顕微鏡

研究概要

本研究は、表面・界面での固定化法とモレキュラーインプリンティング法を利用して金属錯体を活性骨格とする光触媒の創出と時間分解X線吸収微細構造(XAFS)を用いて動的触媒構造を追跡することを目的とする。生体系においては、光エネルギーを用いた高効率酵素反応システムが構築され、分子を認識しダイナミックにコンフォメーションを変化しながら触媒反応をすすめている。他方、生体酵素系では特定の生体分子のみに、限定され、応用範囲が限られる、反応条件・使用雰囲気に制約が多い、熱安定性が低い、高価であるなど、実際に人工系で扱う場合の大きな障害になっている。本研究では、界面を媒体とする無限の展開が可能な人工酵素機能を付加した光触媒機能の創出を図るとともに、新規表面光化学現象の発見に努める。また、時間分解エネルギー分散型XAFS(DXAFS)法を用いて活性構造ダイナミクスを捉える。それにより構造-光機能相関を明らかにすることを目標とする。
(1)界面を利用したMolecular Imprinting触媒の設計と触媒作用
形状選択水素化能を持つMolecular Imprinted Rhダイマー及びRhモノマー触媒を合成することに世界で初めて成功した。
(2)Ag-Ni/Si(100)上のUV照射PEEM像の新規現象の発見
(3)光照射によるTiO_2(001)表面での吸着分子の光反応過程のSTM観察
原子レベルで実空間観察が可能なSTMを用いて、気相分子存在下で紫外光及び可視光照射によって引き起こされる光反応を、4配位チタンと5配位チタンが露出するTiO_2(001)表面(本研究者らが構造モデルを提出)上で観察して、光反応活性サイトの特定と原子分子の挙動を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Y.Iwasawa: "In Situ Charactarization of Supported Metal Catalysts and Model Surfaces by Time-Resolved and Three-Dimensional XAFS Techniques"Journal of Catalysis. 216. 165-177 (2003)
• [文献書誌] S.Takakusagi, K.Fukui, F.Nariyuki, Y.Iwasawa: "STM Study on Structures of Two Kinds of Wide Strands Formed on TiO_2(110)"Surface Science. 523. L41-L46 (2003)
• [文献書誌] R.Tero, K.Fukui Y.Iwasawa: "Atom-Resolved Surface Structures and Molecular Adsorption on TiO_2(001) Investigated by Scanning Tunneling Microscopy"Journal of Physical Chemistry. B107. 3207-3214 (2003)
• [文献書誌] A.Suzuki, Y.Inada, A.Yamaguchi, T.Chihara, M.yuasa, M.Nomura, Y.Iwasawa: "Time Scale and Elementary Steps of CO-Induced Disintegration of Surface Rhodium Clusters"Angew.andte Chemied International Edition. 42. 4795-4799 (2003)
• [文献書誌] S.Takakusagi, K.Fukui, R.Tero, F.Nariyuki Y.Iwasawa: "Self-limiting growth of Pt nano-particles from McCpPtMe 3 adsorbed on TiO_2(110) studied by scanning tunneling microscopy"Physical Review Letters. 91. 066102/1-066102/4 (2003)
• [文献書誌] M.Tada, Y.Iwasawa: "Design of Moleculr-Imprinting Metal-Complex Catalysts"Journal of Molecular Catalysis A : Chemical. 199. 115-137 (2003)