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2023 年度 実績報告書

精密元素配合によるサブナノ機能コアの開拓

公募研究

研究領域機能コアの材料科学
研究課題/領域番号 22H04507
研究機関大阪大学

研究代表者

神戸 徹也  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00733495)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード金属クラスター / 精密無機合成 / 鋳型高分子
研究実績の概要

本研究では、秩序だった周期構造である結晶とは異なる金属構造をサブナノサイズの粒子として化学的に合成する。そして、合成した金属粒子の物性や機能の解明により、バルクやナノ粒子とは異なる機能を開拓する。本課題を遂行するにあたり、デンドリマーなどの分子鋳型を用いた原子数制御法を発展させた。これは高分子に金属塩を精密に錯形成させる手法であり、鋳型の設計により1原子を制御できる精密集積法を開発した。また合成したクラスターの構造を規定するための配位子保護も検討した。
スズクラスターへの鉄1原子の配合手法を見出した。この1原子配合したクラスターは近赤外領域で発光することが明らかとなった。また、この精密元素配合手法を発展させることで、白金とガリウムとの集積順の入れ替えに成功し、様々な比率でのPt/Ga合金粒子の合成に成功した。得られたクラスターの構造を電子顕微鏡により観察し、1原子の違いによりクラスターの構造が劇的に変化することを見出した。また、合成した合金サブナノ粒子の機能評価を系統的に行うための、高密度での担持安定化手法も開発した。こうした原子数の制御に加え、配位子の導入手法も開拓し、サブナノ粒子の配位子による構造規定手法を見出した。
高密度での担持安定化手法の開発により、サブナノ粒子の触媒機能を解明した。これまでの鋳型合成したサブナノ粒子の担持では金属量が少なく、電気化学的な基質酸化反応の活性は定量が困難であった。新たに開発した高密度の担持手法により、サブナノ粒子のアルコールに対する酸化触媒活性の評価が可能となった。また、白金とガリウムの合金クラスターの機能解明も検討し、特定の配合比において低温でCOの酸素酸化反応が進行することを見出した。
このように本研究では原子数や構造を規定した様々な機能材料の開拓を行い、物性と機能を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Electrochemical C(sp3)H Functionalization Using Acetic Acid as a Hydrogen Atom Transfer Reagent2024

    • 著者名/発表者名
      Morii Yuma、Watanabe Taito、Saga Yutaka、Kambe Tetsuya、Kondo Mio、Masaoka Shigeyuki
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: in press ページ: e202400061

    • DOI

      10.1002/celc.202400061

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and functionalities of FeSn12 superatom prepared by single atom introduction with a dendrimer template2024

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu Hisanori、Kambe Tetsuya、Tsukamoto Takamasa、Kuzume Akiyoshi、Hosono Reina、Imaoka Takane、Yamamoto Kimihisa
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 30 ページ: e2024000

    • DOI

      10.1002/chem.202400060

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical bottom-up approach for inorganic single-atomic layers aiming beyond graphene2023

    • 著者名/発表者名
      Kambe Tetsuya、Nishihara Hiroshi、Yamamoto Kimihisa
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 52 ページ: 15297~15302

    • DOI

      10.1039/d3dt01636f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atom hybridization of metallic elements: Emergence of subnano metallurgy for the post-nanotechnology2023

    • 著者名/発表者名
      Imaoka Takane、Kuzume Akiyoshi、Tanabe Makoto、Tsukamoto Takamasa、Kambe Tetsuya、Yamamoto Kimihisa
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 474 ページ: 214826~214826

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214826

    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of dendrimer template effect in ligand-protected Au cluster synthesis2024

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Muramatsu, Tetsuya Kambe, Takamasa Tsukamoto, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
    • 学会等名
      日本化学会 第104春季年会
  • [学会発表] Bottom-up Chemical Synthesis of Single Layers with Boron Network2023

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Kambe
    • 学会等名
      2023 JSPS-EPSRC Workshop on 2D conjugated MOFs and coordination nanosheets
    • 国際学会
  • [学会発表] ホウ素からなる単原子層構造の構築と液晶機能2023

    • 著者名/発表者名
      神戸徹也
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] 単原子層配列した二次元ホウ素による無機液晶の開発2023

    • 著者名/発表者名
      神戸徹也
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第36回秋季シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] ホウ素による二次元単層高分子の構築と無機液晶機能2023

    • 著者名/発表者名
      神戸徹也
    • 学会等名
      液晶化学・材料研究フォーラム講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 精密無機合成による低次元材料の開発2023

    • 著者名/発表者名
      神戸徹也
    • 学会等名
      赤外線利用技術研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] デンドリマー錯体から合成したチオール保護Auクラスターにおけるデンドリマーの効果2023

    • 著者名/発表者名
      村松央教, 神戸徹也, 塚本 孝政, 今岡享稔, 山元公寿
    • 学会等名
      第13回CSJ化学フェスタ2023
  • [学会発表] アルキル鎖保護デンドリマーによる白金サブナノ粒子の合成2023

    • 著者名/発表者名
      木下平頼,神戸徹也,吉田将隆,塚本孝政,今岡享稔,山元公寿
    • 学会等名
      錯体化学会 第 73回討論会
  • [備考] 正岡研究室 神戸徹也

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/masaoka_lab/kambe/kambe.html

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公開日: 2024-12-25  

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