高機能無機元素ブロック創製を実現する合金クラスターの原子精度での精密合成法の確立

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: 元素ブロック高分子材料の創出
• 研究課題/領域番号: 15H00763
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 根岸 雄一 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (20332182)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 金属クラスター / 合金クラスター / 高速液体クロマトグラフィー / 電子構造 / 複合効果

研究実績の概要

チオラートで保護された金クラスターに異原子をドープすると、それらに新たな機能を付与することが可能である。しかし、一般的に異原子をドープすることで得られる合金クラスターはドープ数に分布が生じてしまう。従って、これまでの技術では、各組成の合金クラスターの真の物性を評価することは困難であった。我々はこれまで、逆相高速液体クロマトグラフィー(RP-HPLC)を駆使することで、様々なクラスター混合物を分離する技術を確立してきた。本研究では金以外の10,11,12族元素であるAg、Cd、Pd、もしくはPtのドープされた合金クラスターの混合物に対し、RP-HPLCを駆使することで、それらの高分解能分離を試みた。試料はAu25(SC4H9)18クラスターにAg、Cd、Pd、もしくはPtがドープされたAu25－xMx(SC4H9)18（M = Ag、Cd、Pd、もしくはPt）を用いた。RP-HPLCによる分離においては、カラムにはコアシェル型のODSカラムを用い、移動相の組成比はグラジエントプログラムにより制御した。得られたクロマトグラムより、混合物がRP-HPLCにより高分解能で分離されたことが示された。分離された各合金クラスターのUV-Vis吸収スペクトルより、銀により置換してゆくと、各ピークが高エネルギー側にシフトすることが分かった。Au25－xMx(SC4H9)18の保持時間の関係から、極性を高める金属の順序はPd>Pt>Cd>Agであることが明らかになった。以上のように、様々な合金クラスターを精密に分離することに成功し、異原子ドープが金クラスターの電子構造、極性に与える影響を明らかにすることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Separation of Glutathionate-Protected Gold Clusters by Reversed-Phase Ion Pair High-Performance Liquid Chromatography (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Niihori, Y. Kikuchi, D. Shima, C. Uchida, S. Sharma, S. Hossain, W. Kurashige, Y. Negishi
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 56 ページ: 1029-1035
  • DOI: 10.1021/acs.iecr.6b03814
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SWCNT photocatalyst: Hydrogen Evolution from Water upon Photoexcitation of (8,3)SWCNT at 680-nm Light (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Murakami, Y. Tango, H. Miyake, T. Tajima, Y. Nishina, W. Kurashige, Y. Negishi, Y. Takaguchi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 43445
  • DOI: 10.1038/srep43445
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Facile Synthesis of Unique Hexagonal Nanoplates of Zn/Co Hydroxy Sulfate for Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Dutta, C. Ray, Y. Negishi, T. Pal
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 9 ページ: 8134-8141
  • DOI: 10.1021/acsami.7b00030
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Perspective: Exchange Reactions in Thiolate-Protected Metal Clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Niihori, S. Hossain, B. Kumar, L. V. Nair, W. Kurashige, Y. Negishi
  • 雑誌名: APL Materials 巻: 5 ページ: 053201
  • DOI: 10.1063/1.4978373
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of Floating Memory Devices Based on Thiolate-Protected Gold Nanoclusters (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Hirata, M. Sato, E. Tsunemi, Y. Watanabe, H. Tsunoyama, M. Nakaya, T. Eguchi, Y. Negishi, A. Nakajima
  • 雑誌名: THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY 巻: C ページ: 120
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b09339
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] [Pt17(CO)12(PPh3)8]n+ (n = 1, 2): Synthesis and Geometric and Electronic Structures (2017)
  • 著者名/発表者名: L. V. Nair, S. Hossain, S. Wakayama, S. Takagi, M. Yoshioka, J. Maekawa, A. Harasawa, B. Kumar, Y. Niihori, W. Kurashige, Y. Negishi
  • 雑誌名: THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY 巻: C ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b00978
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Monodisperse Iridium Clusters Protected by Phenylacetylene: Implication for Size-Dependent Evolution of Binding Sites (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Yamamoto, P. Maity, R. Takahata, S. Yamazoe, K. Koyasu, W. Kurashige, Y. Negishi, T. Tsukuda
  • 雑誌名: THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY 巻: C ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b12121
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Understanding and Practical Use of Ligand and Metal Exchange Reactions in Thiolate-Protected Metal Clusters to Synthesize Controlled Metal Clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Niihori, S. Hossain, S. Sharma, B. Kumar, W. Kurashige, Y. Negishi
  • 雑誌名: THE CHEMICAL RECORD 巻: - ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1002/tcr.201700002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hierarchical Growth of ZnFe2O4 for Sensing Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Sahoo, S. Santra, C. Ray, A. Pal, Y. Negishi, S. K. Ray, T. Pal
  • 雑誌名: New Journal of Chemistry 巻: 40 ページ: 1861-1871
  • DOI: 10.1039/C5NJ02547H
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fabrication of Dog-Bone Shaped Au NRcore-Pt/Pdshell Trimetallic Nanoparticles Decorated Reduced Graphene Oxide Nanosheets for Excellent Electrocatalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Dutta, C. Ray, A. K. Sasmal, Y. Negishi, T. Pal
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 4 ページ: 3765-3776
  • DOI: 10.1039/C6TA00379F
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A New Stable Pd-Mn3O4 Nanocomposite as Efficient Electrocatalyst for The Hydrogen Evolution Reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Ray, S. Dutta, Negishi, T. Pal
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 52 ページ: 6095-6098
  • DOI: 10.1039/C6CC01642A
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fabrication of Nitrogen-Doped Mesoporous Carbon Coated Palladium Nanoparticles: An Intriguing Electrocatalyst for Methanol and Formic Acid Oxidation (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Ray, S. Dutta, R. Sahoo, A. Roy, Y. Negishi, T. Pal
  • 雑誌名: Chemistry An Asian Journal 巻: 11 ページ: 1588-1596
  • DOI: 10.1002/asia.201600173
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Precise Synthesis, Functionalization and Application of Thiolate-Protected Gold Clusters (2016)
  • 著者名/発表者名: W. Kurashige, Y. Niihori, S. Sharma, Y. Negishi
  • 雑誌名: Coordination Chemistry Reviews 巻: - ページ: 320-321,238-250
  • DOI: 10.1026/j.ccr.2016.02.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improvements in the Ligand-Exchange Reactivity of Phenylethanethiolate-Protected Au25 Nanocluster by Ag or Cu Incorporation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Niihori, M. Eguro, A. Kato, S. Sharma, B. Kumar, W. Kurashige, K. Nobusada, Y. Negishi
  • 雑誌名: THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY 巻: 120 ページ: 14301-14309
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b03812
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Halogen Adsorbates on Polymer-Stabilized Gold Clusters: Mass Spectrometric Detection and Effects on Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Ishida, S. Arii, W. Kurashige, S. Yamazoe, K. Koyasu, Y. Negishi, T. Tsukuda
  • 雑誌名: Chinese Journal of Catalysis 巻: 37 ページ: 1656-1661
  • DOI: 10.1016/S1872-2067(16)62501-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tuning the Electronic Structure of Thiolate-Protected 25-Atom Clusters by Co-Substitution with Metals Having Different Preferential Sites (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Sharma, S. Yamazoe, T. Ono, W. Kurashige, Y. Niihori, K. Nobusada, T. Tsukuda, Y. Negishi
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 45 ページ: 18064-18068
  • DOI: 10.1039/C6DT03214A
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ligand Exchange Reactions in Thiolate-Protected Au25 Nanoclusters with Selenolates or Tellurolates: Preferential Exchange Sites and Effects on Electronic Structure (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Hossain, W. Kurashige, S. Wakayama, B. Kumar, L. V. Nair, Y. Niihori, Y. Negishi
  • 雑誌名: THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY 巻: 120 ページ: 25861-25869
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b08636
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Atomically Precise Synthesis of Thiolate-Protected Metal Clusters Based on HIgh-Resolution Separation (2017)
  • 著者名/発表者名: 新堀佳紀、根岸雄一;
  • 学会等名: 第97回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-17
• [学会発表] Elucidation of Ligand Effects of Chalcogenate Protected Au Clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Negishi, Wataru Kurashige
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Polymeric Materials Based on Element-Blocks
  • 発表場所: Kyoto Institute of Technology
  • 年月日: 2017-01-18 – 2017-01-18
  • 国際学会
• [学会発表] LC-MSによる親水性金クラスターの高分解能分離とその解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊地祥弘、島大佑、吉田佳奈、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 第26回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念館（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-19 – 2016-12-22
• [学会発表] 逆相高速液体クロマトグラフィーによるチオラート保護合金クラスターの高分解能分離 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤彩乃、新堀佳紀、小山祐樹、渡邉誠一郎、根岸雄一
  • 学会等名: 第26回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念館（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-19 – 2016-12-22
• [学会発表] クロマトグラフィーを用いたチオラート保護金属クラスターの精密合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 新学術領域研究「元素ブロック」若手の会
  • 発表場所: 滋賀県大津市湯の宿木もれび（滋賀県大津市）
  • 年月日: 2016-12-08 – 2016-12-09
• [学会発表] 逆相高速液体クロマトグラフィーによるチオラート保護合金クラスターの原子精度精密分離 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山祐樹、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-11-15 – 2016-11-15
• [学会発表] 親水性配位子に保護された金クラスターの高速液体クロマトグラフィーによる精密分離技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島大佑、菊地祥弘、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-11-15 – 2016-11-15
• [学会発表] 精密合成された金クラスターの助触媒利用－高活性水分解光触媒の創製に向けて－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 根岸雄一、藏重亘、石井大樹、照井琢王、熊澤里菜、吉野駿、林瑠衣
  • 学会等名: 第10回分子科学討論会
  • 発表場所: 神戸ファッションマート（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-14
• [学会発表] 高分解能分離技術に基づいたチオラート保護金属クラスターの超精密合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 第10回分子科学討論会
  • 発表場所: 神戸ファッションマート（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-14
• [学会発表] LC/MSを利用した親水性金クラスターの高分解能分離技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島大佑、菊地祥弘、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 第10回分子科学討論会
  • 発表場所: 神戸ファッションマート（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-14
• [学会発表] 逆相高速液体クロマトグラフィーを用いたチオラート保護合金クラスターの原子制御技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山祐樹、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 第10回分子科学討論会
  • 発表場所: 神戸ファッションマート（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-14
• [学会発表] Atomically Precise Synthesis of Thiolate-Protected Alloy Clusters by Using Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatography (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Koyama、Y. Niihori, Y. Negishi
  • 学会等名: 錯体化学討論会
  • 発表場所: 福岡大学七隈キャンパス
  • 年月日: 2016-09-12 – 2016-09-12
• [学会発表] 高速液体クロマトグラフィーによる親水性チオラート保護金クラスターの高分解能分離とその評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島大佑、菊地祥弘、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 錯体化学討論会
  • 発表場所: 福岡大学七隈キャンパス
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-11
• [学会発表] High-Resolution Separation of Thiolate-Protected Gold Clusters (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Negishi, Y. Niihori, W. Kurashige
  • 学会等名: International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters (ISSPIC XVIII)
  • 発表場所: Congress Centre Paviljonki（Finland）
  • 年月日: 2016-08-15 – 2016-08-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomically Precise Separation of Thiolate-Protected Alloy Clusters by Using Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatography (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Koyama, Yoshiki, Niihori, Yuichi Negishi
  • 学会等名: Summer Symposium 2016, Division of Colloid and Interface Science
  • 発表場所: 東京理科大森戸記念館
  • 年月日: 2016-08-05 – 2016-08-05
  • 国際学会
• [学会発表] Precise Separation of Thiolate-Protected Alloy Clusters Based on High Resolution Separation with Chromatography (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Niihori, Y. Negishi
  • 学会等名: International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters (ISSPIC XVIII)
  • 発表場所: Congress Centre Paviljonki（Finland）
  • 年月日: 2016-08-05 – 2016-08-05
• [学会発表] 高速液体クロマトグラフィーを活用したチオラート保護金属クラスターの精密分離」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: ナノ学会第14回大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-06-15 – 2016-06-15
• [学会発表] LC/MSの導入による親水性チオラート保護合金クラスターの高分解能サイズ分離と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島大佑、菊地祥弘、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: ナノ学会第14回大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-06-14 – 2016-06-14
• [学会発表] 合金クラスターの原子精度精密合成:逆相高速液体クロマトグラフィーによる高分解能分離 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山祐樹、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: ナノ学会第14回大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-06-14 – 2016-06-14
• [学会発表] LC/MSの導入による親水性チオラート保護合金クラスターの高分解能サイズ分離と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島大佑、菊地祥弘、新堀佳紀、根岸雄一
  • 学会等名: 5大学合同セミナー(第8回ナノ物理化学セミナー2016)
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2016-05-31 – 2016-05-31
• [図書] Descriptive Inorganic Chemistry Researches of Metal Compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Bharat Kumar, Yoshiki Niihori, Wataru Kurashige, Yuichi Negishi
  • 総ページ数: 印刷中
  • 出版者: InTech's publishing
• [図書] ナノ材料解析の実際 (2016)
  • 著者名/発表者名: 根岸雄一
  • 総ページ数: 205-213
  • 出版者: 講談社サイエンティフィク
• [図書] 理工系の基礎 教養化学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 根岸雄一
  • 総ページ数: 71-71
  • 出版者: 丸善
• [図書] Chapter 1. Nanocluster Science (2016)
  • 著者名/発表者名: Sachil Sharma, Wataru Kurashige, Yoshiki Niihori, Yuichi Negishi
  • 総ページ数: 3-32
  • 出版者: Supra-Materials Nanoarchitectonics
• [図書] Stimuli-responsive interface (2016)
  • 著者名/発表者名: Sachil Sharma, Yoshiki Niihori, Wataru Kurashige, Yuichi Negishi
  • 総ページ数: 109-125
  • 出版者: fabrication and application
• [備考] 東京理科大学 理学部応用化学科 根岸研究室 研究業績
  • URL: http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/negishi/ronnbunn.html