2024/03/06
庆应义塾大学
庆应义塾大学大学院理工学研究科の寺坂一也（研究当時、修士課程2年）、市川琢己（修士課程2年）、慶應義塾基礎科学?基盤工学インスティテュート（KiPAS）の渋田昌弘研究員（研究当時。現?大阪公立大学准教授）、庆应义塾大学理工学部の畑中美穂准教授、中嶋敦教授らは、タングステン金属原子をケイ素ケージで内包したナノ構造体が、球形構造との協奏によってアルカリ土類金属原子に類似した超原子であることの解明に成功しました。超原子のライブラリーの多様化を実現し、固体表面上にアルカリ土類金属原子様超原子をはじめて固定化しました。
新规ナノ构造体による机能基板の开発は、化学変换过程やエネルギー変换过程の一层の効率化を通して、エネルギーや环境の问题を克服するために极めて重要です。原子が数个から数十个集合したナノ构造体の中には、原子と同じような电子状态をとることから、ナノクラスター超原子と呼ばれるナノ构造体があり、异なる元素を内包させるとその反応性が大きく変化することが知られていました。しかし、原子数、组成を単一にしたナノクラスター超原子の生成が难しいことに加えて、基板表面では、表面の特性や构造の乱れのために、ナノクラスター超原子が构造変形するなど、电荷状态の制御が容易でなく、また超原子の种类が1电子のやり取りに限られるという课题がありました。
本研究グループは、原子数や组成を完全に制御した纯粋な超原子の大量に合成し、非破壊かつ安定的に基板に固定化する技术を确立しました。さらに、中心金属原子を置换した超原子を基础としたナノ构造体を活用することで、中心金属原子が変化した际に、その几何构造が协奏して、2电子を供与して基板上で安定化することも解明しました。これらの结果は、超原子の多様化によって次世代の化学変换、エネルギー変换を実现する复合ナノ构造体の机能创成につながることが期待されます。
本研究成果は、2024年3月1日（米国时间）にアメリカ化学会の学术誌『 Journal of the American Chemical Society 』で公开されました。
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