分子サイズの容器による新機能創出

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化学の実験では試験管やフラスコなどを用途に応じて使い分け、その中に溶媒や反応させたい物質を入れて化学反応を起こし目的とする物質を得る。では、この容器を化学反応を起こす物質と同程度のサイズにまで小さくしても同じ化学現象が起こるのだろうか。実は、容器のサイズを極限まで小さくすると、容器の壁の効果が明瞭に現れ、これまで難しかった化学反応や物質の選択的な取り込みを発現させることができる。
本取組みでは、炭素を主元素とした壁、および化学的に安定な窒化ホウ素を壁としたナノ空間材料(=分子サイズの容器)を創製すると共に、微細な空間を有する容器内に分子やイオンが閉じ込められた際の構造、物理化学的性質、および化学反応性を多角的に解析することで、これまで困難であった化学反応の創出や分子選択性を活かした貯蔵・分離剤の開発を実施する。この取組みは、高価な金属類を用いない触媒の開発や、効率の良い分離・貯蔵剤を開発する上での基本的なコンセプトの提唱に貢献し、広範な分野の材料開発の礎となり得る。例えば、エネルギー効率に優れた反応プロセスやこれまでに見たこともない化学合成スキームの開発に貢献する。
 

試験管(上)の直径は数cmであるのに対し、分子サイズの容器(例:カーボンナノチューブ(下))の直径は約2 nm

 

担当者