【研究領域課題番号】19H02535 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

電子顕微鏡 / クラスター / ナノ粒子 / サブナノ粒子 / 原子動態 / 金属クラスター / 触媒 / 白金

【研究成果の概要】

金属ナノ粒子やクラスターの触媒活性を決定する本質的要因はなにか？この問いは構成原子数により大きく異なるクラスター触媒の活性が見出されてから長らく疑問とされてきたものであり、特に構造的要因は特に未解明な部分が多く、クラウターの特性を考えるうえで理解を深める必要があった。そこで研究代表者らは原子分解能電子顕微鏡を用いてクラスターの原子動態をリアルタイムで観測し、原子配列構造のダイナミクスについて重要な実験的知見を得ることに成功した。

【研究の社会的意義】

最もシンプルな実験対象として、グラフェンのような担体上における二量体・三量体の生成・解離のダイナミクスを、元素を同定しながら原子レベルの分解能で直接可視化することに世界で初めて成功した　(Nature Commun. 2022, in press)。具体的には走査型透過電子顕微鏡（STEM）とZコントラスト原理に基づく元素同定を組み合わせて、多くのホモおよびヘテロ金属二量体のビデオ記録を行った。AuAg、AgCu、AuAgCuのような存在確率の低い短寿命分子も、低電子線量で動く原子を識別した結果、世界で初めて直接可視化することに成功している。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究領域課題番号】19K22198 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ペプチド / 白金錯体 / クラスター / サブナノ粒子 / 金属クラスター / 自動合成 / ナノ粒子 / 電子顕微鏡

【研究成果の概要】

サブナノメートルスケールの金属や合金クラスターは卓越した触媒活性を示すなど、ポストナノテク材料として注目を集めている。本研究では白金錯体を側鎖に持つメタロペプチドから、原子レベルで精密な白金サブナノ粒子の合成に成功した。ペプチドの前駆体は、MerrifieldのSPPS（Solid Phase Peptide Synthesis）法を用いて自動的に合成され、炭素に担持された後、水素雰囲気下で加熱することにより、対応する原子数の白金サブナノ粒子に変換された。本提案は、オンデマンドで多品種のクラスターを精密に形成する全自動合成の原理実証(PoC)となるものである。

【研究の社会的意義】

ペプチドの前駆体は、MerrifieldのSPPS（Solid Phase Peptide Synthesis）法を用いて自動的に合成され、炭素に担持された後、水素雰囲気下で加熱することにより、対応する原子数の白金サブナノ粒子に変換された。本研究の成果は自動合成法を駆使して様々な構成原子数や元素からなるサブナノ粒子がテンプレートフリーで得られることを示している。白金サブナノ粒子は、触媒反応に応用できる可能性がある。本コンセプトは、さまざまな金属種のサブナノ粒子を原子レベルの精度で自動合成することを可能にし、触媒、発光材料、記録材料などの探索を加速させることが期待される。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)