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2023 年度 実施状況報告書

分子と固体表面との衝突に誘起されるキラリティー選択と立体化学

研究課題

研究課題/領域番号 20K21171
研究機関大阪大学

研究代表者

岡田 美智雄  大阪大学, 放射線科学基盤機構, 教授 (30281116)

研究分担者 蔡 徳七  大阪大学, 大学院理学研究科, 講師 (20273732)
Dino Wilson  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60379146)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2025-03-31
キーワードキラリティー選択 / キラル分子-表面相互作用 / 配向分子ビーム
研究実績の概要

不斉中心を持つキラル分子には鏡像異性体が存在し、両者の物理化学的性質はほぼ等しい。しかし、生体系などでは、鏡像異性体のうち一方のみから構成される という「ホモキラリティー」という重要な問題があり、その起源に大きな興味かがもたれている。本研究では、キラリティーを有する固体表面を用いて、キラルな分子とのわずかな相互作用の違いを増幅検出し、固体表面によるキラル分子の選別の可能性を探ることが目的である。本年度は、キラル分子とキラル表面との相互作用解明についての研究を昨年度に引き続き行った。キラル表面であるCu(531)R面とCu(531)S面は1枚の板状試料の表裏面として準備出来るため同一条件下での比較実験が可能となる。どちらの面がR面であるか、S面であるかを決定するために昨年度に引き続き、低速電子回折(LEED)と走査型トンネル顕微鏡(STM)で清浄表面の観察を行った。昨年度まではLEEDでは鋭い(531)表面の回折スポット像が得られたが、STMではまだR、Sを決定できるほどの原子像は得られていなかった。本年度は色々条件を変えてトライして原子像を得ることに成功し、R、S面を決定した。さらに、この(531)表面にR-およびS-2-ブタノールを吸着させてSTM像を観察し違いを見る実験を行う準備を行なった。また、キラル分子ビームの発生については、昨年度に引き続き、装置の調整を行なった。こちらは研究分担者と一緒に装置の調整並びにシミュレーションを行なった。次年度にキラル分子のビームを発生し量子状態選別できる予定である。別のアプローチとして研究分担者と一緒に、銅合金表面において、酸素分子の回転運動のキラリティー効果を明らかにするため、理論的アプローチを含めて昨年度に引き続き進めた。また、研究分担者が、気相における反応においてもキラリティー効果を解明する研究を前年度に続き進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

当初計画では、令和2年度内にキラル表面であるCu(531)R面とCu(531)S面の表面にキラル分子であるR-およびS-2-ブタノールを低温条件下で吸着させ、吸着状態 を低速電子回折(LEED)、昇温脱離法(TDS)、反射赤外吸収分光法(IRAS)により調べ、また令和3年度中に配向分子線による研究を推進する予定であったが、実験装置設置場所の建屋の改修工事終了時期がコロナ禍の影響のため結局2年あまり延期となってしまい、令和3年10月にやっと装置の移設と設置が始まり、その後令和4年4月以降にやっと通電が安定してできるようになり、配向分子ビームが発生できるようになっているものの、予想以上に装置調整に時間がかかっている。本年度も実験可能な走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いた研究を中心に行なった。昨年度までは、LEEDでは鋭い回折パターンが得られているもののSTMではまだ原子像が得られていなかった。本年度は試行錯誤を続けて、原子像を得ることに成功し、(531)表面のRおよびS面を決定できた。ゆっくりと研究は進んでいるものの全体として遅れている。

今後の研究の推進方策

実験装置設置場所の建屋の改修工事がコロナ禍で遅れに遅れ、令和3年10月に完了したので、そこから装置を立ち上げて、令和6年3月現在も、装置の調整を鋭意進めている状況である。令和6年度は、引き続き装置の調整を進め、キラル表面であるCu(531)R面とCu(531)S面の表面にキラル分子であるR-およびS-2-ブタノールを低温条件下で吸着させ、吸着状態を低速電子回折(LEED)、昇温脱離法(TDS)、反射赤外吸収分光法(IRAS)により調べる。また、走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて吸着状態を調査する研究は継続する。STM測定の補助として積極的に、理論計算によるシミュレーションを取り入れて研究計画における効率的な推進を継続する。配向分子ビームを用いた研究の準備として、軌道シミュレーションや気相における反応のキラリティー効果についても継続して進める。

次年度使用額が生じた理由

キラル表面であるCu(531)R面とCu(531)S面の表面にキラル分子であるR-およびS-2-ブタノールを低温条件下で吸着させ、吸着状態を低速電子回折(LEED)、昇温脱離法(TDS)、反射赤外吸収分光法(IRAS)により調べ、配向分子ビームを用いた反応実験も行う予定であったが、実験装置設置場所の建屋の改修工事終了時期がコロナ禍の影響のため最終的に当初予定より2年あまり延期となってしまい。予定していた実験が令和5年度になっても十分には行えなかった。そのため、必要な物品購入や成果 報告等を遅らせる必要があり、補助事業期間を延長したため次年度使用額が生じている。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Sejong University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Sejong University
  • [雑誌論文] Surface Facet Effect on the Adsorption of Iodine and Astatine on Gold Surface2024

    • 著者名/発表者名
      Tanudji Jeffrey、Aspera Susan M.、Kasai Hideaki、Okada Michio、Ogawa Tetsuo、Nakanishi Hiroshi
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 22 ページ: 38~45

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2023-067

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CH3Cl Dissociation, CH3 abstraction, and Cl adsorption from the dissociative scattering of supersonic CH3Cl on Cu(111) and Cu(410)2024

    • 著者名/発表者名
      Makino Takamasa、Tsuda Yasutaka、Yoshigoe Akitaka、Dino Wilson Agerico、Okada Michio
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 642 ページ: 158568~158568

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2023.158568

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydrogen generation via water splitting with hexagonal silicon monolayers as (photo)catalysts2024

    • 著者名/発表者名
      Jonuarti Riri、Dino Wilson Agerico、Kobayashi Hikaru、Suprijadi、Ratnawulan、Hidayat Rahmat
    • 雑誌名

      Molecular Catalysis

      巻: 559 ページ: 114081~114081

    • DOI

      10.1016/j.mcat.2024.114081

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Alzheimer's disease: In silico study of rosemary diterpenes activities2024

    • 著者名/発表者名
      Abbaoui Zakariae、Merzouki Mohammed、Oualdi Imane、Bitari Abdelhamid、Oussaid Abdelouhed、Challioui Allal、Touzani Rachid、Hammouti Belkheir、Agerico Di?o Wilson
    • 雑誌名

      Current Research in Toxicology

      巻: 6 ページ: 100159~100159

    • DOI

      10.1016/j.crtox.2024.100159

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Patterns of Reacted Adatoms in Adsorption of Acetonitrile on Si{111}-(7 × 7)2023

    • 著者名/発表者名
      Mizutani Hironori、Choi Hyeong-Kyu、Park Jinwoo、Hong Suklyun、Okada Michio
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 8 ページ: 41548~41557

    • DOI

      10.1021/acsomega.3c05604

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of interstitial impurities (H, O, and He) on the structure and electronic properties of beta-W: A density functional theory-based study2023

    • 著者名/発表者名
      Padama Allan Abraham B.、Aguilar Evian Drew A.、Dino Wilson Agerico、Lee Heun Tae
    • 雑誌名

      Chemical Physics

      巻: 573 ページ: 111999~111999

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2023.111999

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Concerted stereodynamics of chemical changes: The branching selectivity in the photodissociation of asymmetric‐top molecules, formic acid, and the cold reactivity of the H?+?H<sub>2</sub> exchange reaction2023

    • 著者名/発表者名
      Che Dock‐Chil、Kawamata Hiroshi、Nakamura Masaaki、Tso Cheng‐Jui、Muthiah Balaganesh、Kasai Toshio
    • 雑誌名

      Journal of the Chinese Chemical Society

      巻: 70 ページ: 1297~1313

    • DOI

      10.1002/jccs.202300116

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Effect of d-orbitals on the adsorption of astatine on biocompatible metals2024

    • 著者名/発表者名
      Jeffrey Tanudji, Hideaki Kasai,Michio Okada, Hiroshi Nakanishi
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Effect of “Lanthanide Shrinkage” on Surface Adsorption of Astatine on Gold and Platinum2024

    • 著者名/発表者名
      笠井秀明, ジェフリ タヌジ, 岡田美智雄, 小川哲生, スーサン アスペラ, 中西寛
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] Adsorption State of Iodine and Astatine on Gold Surface2023

    • 著者名/発表者名
      J. Tanudji, S. M. Aspera, H. Kasai, M. Okada, T. Ogawa, H. Nakanishi
    • 学会等名
      短寿命RI利用研究シンポジウム
  • [学会発表] Probing Copper and Copper-Gold Surfaces with Space-Quantized Oxygen Molecular Beams2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsuda, J.S. Gueriba, H. Ueta, W.A. Dino, M. Kurahashi, M. Okada
    • 学会等名
      ECOSS-36
    • 国際学会
  • [学会発表] Oxidation of Cu Alloy Surfaces by Supersonic Oxygen Molecular Beam2023

    • 著者名/発表者名
      M. OKADA
    • 学会等名
      CMD-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超音速分子線を用いたCu3Pd(111)表面上でのエチレン分子反応2023

    • 著者名/発表者名
      安藤雅晃, 村瀬菜摘, 津田泰孝, 山田剛司, 吉越章隆, 岡田美智雄
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会
  • [学会発表] Coverage effect of iodine and astatine adsorption on Au surfaces2023

    • 著者名/発表者名
      J. Tanudji, S. M. Aspera, H. Kasai, M. Okada, T. Ogawa, H. Nakanishi
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 超音速分子線を用いたCu3Pd(111)表面上でのエチレン反応2023

    • 著者名/発表者名
      安藤雅晃, 村瀬菜摘, 津田泰孝, 山田剛司, 吉越章隆, 岡田美智雄
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Probing Copper and Copper-Gold Surfaces with Space-Quantized Oxygen Molecular Beams2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsuda, J.S. Gueriba, H. Ueta, W.A. Dino, M. Kurahashi, M. Okada
    • 学会等名
      第33回日本MRS年次大会
  • [学会発表] Effect of lanthanoid shrinkage on surface adsorption of astatine on gold2023

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Kasai, Jeffrey Tanudji, Susan M Aspera, Michio Okada, Tetsuo Ogawa, Hiroshi Nakanishi
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2023
  • [学会発表] Probing Copper and Copper-Gold Surfaces with Space-Quantized Oxygen Molecular Beams2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsuda, J.S. Gueriba, H. Ueta, W.A. Dino, M. Kurahashi, M. Okada
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2023
  • [学会発表] Defluorination and adsorption of tetrafluoroethylene (TFE) on TiO2(110) and Cr2O3(0001)2023

    • 著者名/発表者名
      Jessiel Siaron Gueriba, Nur Ellina Annisa Salehuddin, Wilson Agerico Dino, Kiminori Washika, Hiroshi Nakamura, Tatsumi Kawafuchi
    • 学会等名
      ICMES2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photofragment imaging of oriented χ-isohaloethane (CF2ClCHFI): the revealed secondary pathways and vector-correlated dipole moment2023

    • 著者名/発表者名
      川俣大志、蔡徳七、中村雅明、笠井俊夫
    • 学会等名
      第38回 化学反応討論会
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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