ネットワーク型共同研究拠点を支える 人・環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス 研究者データベース

粒径約1 nmの金属クラスターは、従来のナノ粒子よりもさらに小さい物質群であり、ナノサイズ以上の物質には見られないような電子状態や幾何構造など興味深い特性を示します。しかし、これまでの技術では、原子数や元素組成比を精密に制御した金属クラスター合成は困難とされてきたため、金属クラスターの素性は未だ明らかになっていません。この課題を解決するため、我々の研究室ではデンドリマーを鋳型分子とする手法を独自に開発したことにより、様々な金属クラスターの精密合成を実現してきました。

Metal clusters with a diameter of 1 nm are substances even smaller than nanoparticles, and they exhibit unique properties such as electronic states and geometric structures not found in larger nano-sized materials. However, the nature of clusters has remained unknown due to the technical challenges on synthesis of clusters with fine-controlled atomicity and composition by conventional methods. To overcome this obstacle, our group has developed a template method using dendrimers, realizing precise synthesis of various clusters.

これまでの研究では、それぞれ固有の役割を持たせた複数の元素をクラスター内で配合することにより、触媒反応の効率化と高エネルギー化合物の選択的合成を達成しています。また、クラスターの原子数や幾何構造を最適化することで、反応の活性化障壁を極限まで下げることに成功しています。これらの知見を基に、クラスターを原子レベルで精密に設計・合成し、既存物質の延長線上にもない高機能材料の創出を目指しています。

We have successfully accelerated catalytic reactions and achieved selective synthesis of high-energy compounds by the hybridization of multi-elements with distinct roles in a cluster. In addition, the atomicity and geometric structure of clusters have been optimized, leading to significant decline in the activation barrier of reactions. Based on these achievements, we aim to create the high-performance materials beyond the extension of conventional substances by the precise arrangement of clusters on an atomic scale.