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数個〜数十個の原子から成るクラスター物質は、わずか1 nm程度の大きさを持つ極小の物質であり、しばしば分子でありながらも原子のような量子的な性質を示す興味深い物質群です。しかし、クラスターの合成には原子レベルの制御技術が必要で、中でも複数の元素を含む多元合金クラスターの合成はこれまで困難でした。また、クラスターの原子数・元素種・組成比の組み合わせはほぼ無限大であり、機能発現を狙った分子設計指針を得ることも容易ではありません。このような背景から、長らくクラスター化学には大きな進展が見られず、その学理は未だ詳細に明らかにされていません。

Cluster substances composed of few dozen of atoms are around 1-nanometer ultrasmall materials and interestingly often exhibit quantum properties. However, the precise synthesis of clusters requiring an atomic-level control technology has been technically difficult, especially for multimetallic ones. Moreover, the theoretical guidelines for molecular design toward functionalization have been undeveloped because of about infinite combinations of parameters such as their atomicity, element, and composition. These experimental and theoretical issues have prevented the improvement of the field of cluster chemistry and made their principles still-unknown.

このような技術的な課題を克服するために、錯体化学・超分子化学に基づく実験的アプローチから、多元合金クラスターの精密合成手法「アトムハイブリッド法」の開発を行っています。また、計算機化学を用いる理論的アプローチから、クラスターの安定性・機能などを予測・設計できる「超周期表」の提唱や、球対称をも超える奇妙な性質を持つ「超縮退物質」の研究を行っています。このように、独自の合成技術や設計理論の開発を通して、多元クラスター物質の新たな学理の構築と機能の開拓を目指しています。

To overcome these issues, by the experimental approach based on complex chemistry and supramolecular chemistry, we have developed ‘atom-hybridization method’ realizing the precise synthesis of multimetallic clusters. Additionally, by the theoretical approach adopting computer chemistry, we have proposed ‘super-periodic table’ predicting the stability and functions of clusters in the same way as atoms in the periodic table and ‘super-degeneracy substance’ exhibiting strange properties beyond spherical symmetry. Utilizing such modern experimental and theoretical methods, we have aimed at discovering new principles of cluster substances and developing their innovative functions.