二次元無機ナノ凝集体による機能性空間の創成

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04884
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分28030:ナノ材料科学関連
• 研究機関: 東京学芸大学
• 研究代表者: 佐藤 公法 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (00401448)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 機能性ナノ空間 / 二次元物質 / ポジトロニウム / 核磁気共鳴

研究成果の概要

本研究では，二次元無機ナノ凝集体の二次元構造に起因する特異な局所構造に着目し，優れた化学的活性性を有する新規機能性ナノ空間の創成を目指した。ナノシートが凝集すると，部分的なオーバーラップのため，内部にナノシートエッジのような活性サイトを有するオングストロームスケール空間が生成されることがわかった。このようなナノ空間中に導入されたガス状CO2分子のほとんどが四重極相互作用により物理吸着することがわかった。CO2分子はエッジサイトに弱く結合した酸素をピックオフすることにより活性化し，ナノ空間内表面に安定に固定されることも判明した。

自由記述の分野

環境物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

粘土鉱物はごくありふれた物質である。このような物質に対して，部分的なオーバーラップにより作り出されるオングストロームスケールの局所構造を明らかにしたこと，そこに特異的な鉱物炭酸塩化の能力があることを見出したことは学術的に意義がある。特筆すべきは，上記炭酸塩化プロセスが酸性溶液等を用いることなく，常温・常圧で即座に起こることである。このことは，エネルギー消費を伴わず，さらには廃液排出もなく二酸化炭素固定化が実現することを意味している。本研究成果は学術的に独創性が高いだけでなく，コスト面，大規模化，環境保全の観点から，ひいてはカーボンリサイクルの観点からも有望である。