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関連資料

アナウンスメント

「挑戦的研究賞」の受賞者紹介8

「金属ナノ粒子の原子数と形を同時に制御する超微細精密合成法の開発」
科学技術創成研究院 准教授
今岡 享稔


金属ナノ粒子は触媒のみならず、磁気記録、量子ドットなど幅広い分野で利用・EEウれている重要なナノテク材料です。これまでの金属ナノ粒子の合成は、平均粒径や平均組成が制御されているに過ぎず、粒子ごとのサイズには分布があるのが常識でした。比較的大きなサイズ領域で許容されるこのサイズ分布は、ナノ粒子の粒径がさらにサブナノ(1nm以下)の領域まで小さくなることで、機能や物性に無視できない影響を与えます。なぜなら、1つのサブナノ粒子を構成する原子の個数はわずか十数個ほどでしかなく、その中の原子数が一つ異なるだけで粒子の構造や電子状態が激変するからです。逆にいえば、このサイズ領域では、粒子の表面積増大から予想される活性を大きく超える触媒機能や、異常な磁気特性など、従来の常識を超えた革新機能の発現が強く期待されます。その未開拓の機能を探索し、材料として実装するために必要な合成手段、すなわち原子レベルで原子数や粒子形状をコントロールできる、これまでのナノ粒子合成とは全く次元の異なる精密合成が要求されます。このためには、従来の延長ではない革新的な精密合成技術が必要です。 この課題に対し、私達の研究グループでは独自の高分子(デンドリマー)をナノサイズの反応容器として用いた原子レベル精度のナノ?サブナノ粒子合成法を開拓してきました。例えば極限まで微細化した白金粒子が、サブナノ化に伴う特異形状の発現によって、高い酸素還元触媒活性を発現することを初めて見いだしました。安定な正二十面体構造を取れるPt13に対して、一原子少ないPt12では2.5倍の高い酸素還元触媒活性を示します。Pt12は不安定な構造しか取れず、そのために高活性な触媒反応場が露出していることが原因であると考えています。本研究ではこれを更に発展させて原子数のみならず形状(構造)をも能動的に制御することで、サブナノ粒子の機能を引き出す新しい方法論と、サブナノ領域における新しい学理の創出を目指します。

図

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