Synthesis of functional metal clusters using redox-active ionic crystals

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02750
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Uchida Sayaka 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10361510)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 立川 貴士 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (20432437) ; 野田 泰斗 京都大学, 理学研究科, 助教 (00631384)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 銀クラスター / ポリオキソメタレート / イオン結晶 / 発光特性

Outline of Final Research Achievements

We synthesized small silver clusters using three isostructural porous ionic crystals with redox-active polyoxometalate (POM) as a building block. When the crystals were reduced and then immersed in a silver nitrate solution, silver ions were introduced into the pores of the crystals. The silver atoms generated by receiving electrons from POM, self-assembled with the silver ions inside the crystal to form small silver clusters. The size of the clusters positively correlated with the number of electrons transferred from POM to silver ions, indicating that the size of the silver clusters formed in the pores of the crystal can be controlled by a single parameter, the number of transferred electrons.

Free Research Field

無機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

10個以下のごく僅かな数の銀原子の集合体である小核銀クラスターは、無数の銀原子の集合体である金属状銀とは異なり、サイズ（構成する原子の数）に強く依存した触媒活性・発光特性・電子的特性・磁気的特性を示すことから大きな関心を集めている。しかしながら小核銀クラスターは互いに凝集しサイズ成長しようとする傾向が強いため、保護配位子をもたずかつ空気中で安定な小核銀クラスターのサイズ制御された合成法は確立されていない。本研究により結晶の細孔内部で形成される小核銀クラスターのサイズが移動電子数という単一のパラメーターによって制御可能であることが明らかにされた。