| 研究課題/領域番号 |
17H03097
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
グリーン・環境化学
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| 研究機関 | 信州大学 (2019)
京都大学 (2017-2018) |
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研究代表者 |
田中 秀樹 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 教授(特定雇用) (80376368)
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| 研究分担者 |
近藤 篤 成蹊大学, 理工学部, 研究員 (60533619)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 金属有機構造体 / 水同位体 / 量子力学的効果 / 経路積分ab initio MD |
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| 研究成果の概要 |
数ある金属-有機フレームワーク(MOF)の合成報告例の中から，親水性微小空隙を有し，かつ，熱的安定性に優れるCa錯体[Ca(C4O4)(H2O)]nを見出し，その水蒸気吸着等温線測定およびin situ粉末X線回折測定を行った。そして，Ca錯体が特異な水同位体分子(H2OおよびD2O)の分子認識能を有することを確認すると同時に，Feynmanの経路積分法を適用したab-initio分子動力学シミュレーションを行うことで，そのCa錯体の分子認識能が，量子力学的効果に起因する微小な水素結合力の差異を鋭敏に検知することによって発現するものであることを明らかとした。
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| 自由記述の分野 |
吸着工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって，究極の水同位体分子認識能を有する材料の探索・開発に資する重要な知見を得ることができた。また，多孔性材料が構造変形することによって，水同位体分子における微小な水素結合力の差異を認識する現象はこれまでに報告例が無く，極めて新規的な研究成果であると言える。以上の成果は，高付加価値同位体の分離技術開発，水素結合の構造・動力学に関する基礎研究，計算科学の発展のそれぞれに資するものと期待される。
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