2025/10/17 更新

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タカミザワ　サトシ
高見澤 聡
Satoshi Takamizawa
所属
生命ナノシステム科学研究科 物質システム科学専攻 教授
理学部 理学科
職名
教授
ホームページ
http://nanochem.sci.yokohama-cu.ac.jp/
外部リンク

学位

  • 博士（理学） （ 大阪大学 ）

研究キーワード

  • 有機超弾性

  • 錯体化学

  • 機械的双晶

  • 有機超塑性

  • 有機強弾性

研究分野

  • ナノテク・材料 / 無機・錯体化学

  • ナノテク・材料 / 機能物性化学

  • ナノテク・材料 / 有機機能材料

学歴

  • 大阪大学   大学院理学研究科修了

    - 1998年3月

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    国名： 日本国

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  • 大阪大学   理学部卒業

    - 1993年3月

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    国名： 日本国

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経歴

  • 公立大学法人横浜市立大学   教授

    2010年4月 - 現在

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  • JST-さきがけ研究員（兼任）   「構造制御と機能」領域

    2007年10月 - 2011年3月

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  • 公立大学法人横浜市立大学   准教授

    2006年7月 - 2010年3月

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  • 横浜市立大学   助手

    2001年4月 - 2006年6月

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所属学協会

論文

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書籍等出版物

  • Soft Crystals: Flexible Response Systems with High Structural Order

    Masako Kato, Kazuyuki Ishii Eds（ 担当： 分担執筆 範囲: Chapter 6: Elastic and Plastic Soft Crystals with Superelasticity, Ferroelasticity, and Superplasticity）

    Springer Singapore  2023年3月  （ ISBN:9789819902590 ）

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  • Mechanically responsive materials for soft robotics

    Hideko Koshima Ed.（ 担当： 分担執筆 範囲: Chapter 6: Shape Memory Molecular Crystal (pp.139-176)）

    Wiley-VCH  2020年  （ ISBN:9783527346202 ）

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    総ページ数：xiv, 427 p.   記述言語：英語  

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  • Making crystals by design : methods, techniques and applications

    Braga, Dario, Grepioni, Fabrizia Eds.（ 担当： 分担執筆 範囲: Chapter 3.4: Nanoporosity, Gas Storage, Gas Sensing (pp.312-337)）

    Wiley-VCH  2006年12月  （ ISBN:9783527315062 ）

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    総ページ数：xiv, 347 p.   記述言語：英語  

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  • Organometallic conjugation : structures, reactions and functions of d-d and d-π conjugated systems

    Akira Nakamura, Norikazu Ueyama, Kizashi Yamaguchi Eds.（ 担当： 分担執筆 範囲: Chapter 6: Suprazeolite Microporous Materials of Metal Carboxylates）

    Kodansha,Springer  2002年  （ ISBN:4062096544 ）

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    総ページ数：xvi, 351 p.   記述言語：英語  

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MISC

  • 有機単結晶の厳密固体変形性～有機超弾性を礎とする固体変形研究の現状～ 招待

    高見澤聡, 佐々木俊之

    化学と工業   73 ( 8 )   625 - 626   2020年8月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者  

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  • 有機超弾性を礎とする結晶変形性の研究 招待

    髙見澤 聡, 高崎 祐一, 佐々木 俊之

    日本画像学会誌   59 ( 3 )   292 - 300   2020年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人 日本画像学会  

    <p>超弾性とは，応力負荷により塑性変形した固体が除荷とともに自発的に形状回復する特性である．その特異な機械特性を利用して，いわゆる形状記憶合金は幅広い分野で実用化されてきた．一方で，超弾性は1932年のAu-Cd合金における発見以降，一部の合金のみにみられる特殊な性質と考えられており，機能開拓という点で課題があった．髙見澤研究室ではこの長年の常識を覆し，有機結晶における超弾性，「有機超弾性」を発見した．その後の研究により，有機結晶における超弾性や強弾性 (自発的な形状回復を示さない可逆的塑性変形性) が，従来の考えよりも一般的な現象であることを見出してきた．本稿では，有機超弾性および形状記憶効果の発見，金属錯体を含めた多様な分子性化合物結晶の超弾性·強弾性の紹介とその特徴を説明する．最後に，超弾性や強弾性と異なり可逆性を持たない塑性変形でありながら，結晶性を維持したまま数百%以上の大変形を可能とする 「有機超塑性」の発見について述べる．</p>

    DOI： 10.11370/isj.59.292

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  • 「ディビジョントピックス」有機結晶における超弾性 招待

    高見澤 聡

    化学と工業（日本化学会会報）   65 ( 5 )   397   2016年5月

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（その他）  

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  • 「技術トピックス」有機結晶の超弾性 招待

    高見澤 聡

    日本ばね学会会報   2015年12月

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（その他）  

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  • カタチの記憶 超弾性合金(形状記憶合金)の有機化合物による代替 招待

    高見澤聡

    高分子   64 ( 8 )   499 - 500   2015年8月

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    記述言語：日本語  

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  • 有機超弾性の発見 招待

    髙見澤 聡

    現代化学   ( 528 )   24 - 28   2015年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：東京化学同人  

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  • 水素エネルギー社会の実現を近づける ガス分離膜による水素ガス精製の効率化 招待

    高崎祐一, 高見澤聡

    化学   69 ( 12 )   68 - 69   2014年12月

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    記述言語：日本語  

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  • 金属錯体による動的結晶ホストの研究 招待 査読

    高見澤 聡

    Bulletin of Japan Society of Coordination Chemistry   53 ( 53 )   33 - 42   2009年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：錯体化学会  

    In this article, gas inclusion phenomena for a flexible single-crystal host have been described. The synthesized single crystal hosts exhibit high flexibility and adjustability for the properties of adsorbed guests to realize the highly ordered gas inclusion state. Because the crystal remains intact under gas adsorption state, it is possible to analyze the resulting host-guest aggregate in great and accurate details by conventional single-crystal X-ray diffraction. Here, the relationship between incorporated gaseous guest and walls of pores cannot be compared to the contact between a ball and a flat surface, but to the atomic contact of a point (atom) to a point (atom), raising the necessity of regarding a gas adsorption state as a co-crystal state. The study of flexible single-crystal host system will contribute to clarify the mechanism of dynamic adsorption to develop the new functions from the view point of the host-guest chemistry. Furthermore, the homogeneity, anisotropy, integrity, transparency, etc. of crystal hosts would contribute to the advancing of new techniques for future society.

    DOI： 10.4019/bjscc.53.33

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  • :ナノスケール材料のデザインおよび応用に寄せて 招待

    高見澤 聡, 河野 正規

    日本結晶学会誌   51 ( 1 )   127 - 129   2009年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本結晶学会  

    DOI： 10.5940/jcrsj.51.127

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  • 誌上セミナー 分子磁性の理論(その15)π-dネットワークシステムによるガス吸蔵と一次元系の形成

    川上 貴資, 高見澤 聡, 森 和亮

    固体物理   41 ( 2 )   85 - 98   2006年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：アグネ技術センタ-  

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  • 分子を取り込む金属錯体 -細孔を有する遷移金属錯体の機能と可能性- 招待

    高見澤 聡

    化学と工業 = Chemistry and chemical industry   53 ( 2 )   136 - 139   2000年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本化学会  

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  • 触媒作用が期待できる機能性細孔の構築 招待

    森 和亮, 高見澤 聡

    触媒   42 ( 1 )   40 - 45   2000年1月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：触媒学会  

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  • 新しいマイクロポアー物質 -錯体を用いた均一な細孔の構築とその利用- 招待

    森 和亮, 高見澤 聡

    化学と工業 = Chemistry and chemical industry   51 ( 2 )   210 - 212   1998年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本化学会  

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産業財産権

  • 超弾性材料およびその使用

    高見澤 聡, 高崎 祐一

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    出願人：公立大学法人横浜市立大学, 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所

    出願番号：JP2019035897  出願日：2019年9月

    公表番号：WO2020-071085  公表日：2020年4月

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  • 超弾性材料、ならびに当該超弾性材料を用いた、エネルギー貯蔵材料、エネルギー吸収材料、弾性材料、アクチュエータおよび形状記憶材料

    高見澤 聡

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    出願人：公立大学法人横浜市立大学

    出願番号：JP2014079296  出願日：2014年11月

    公開番号：WO2015-068712  公開日：2015年5月

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  • 超弾性材料、ならびに当該超弾性材料を用いた、エネルギー貯蔵材量、エネルギー吸収材料、弾性材料、アクチュエータおよび形状記憶材料

    高見澤 聡

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    出願人：公立大学法人横浜市立大学

    出願番号：特願2015-546652  出願日：2013年11月

    公表番号：特表PCT/JP2014/079296  公表日：2015年5月

    特許番号/登録番号：特許第6083659号  発行日：2017年2月

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  • ガスクロマトグラフィー充填剤及びそれを用いたガスクロマトグラフィー方法

    高見澤 聡

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    出願人：公立大学法人横浜市立大学

    出願番号：特願2009-017474  出願日：2009年1月

    公開番号：特開2010-175356  公開日：2010年8月

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  • 有機化合物分離膜及び有機化合物分離方法

    神 哲郎, 高見澤 聡

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    出願人：独立行政法人産業技術総合研究所, 公立大学法人横浜市立大学

    出願番号：特願2006-235553  出願日：2006年8月

    公開番号：特開2008-055326  公開日：2008年3月

    特許番号/登録番号：特許第4899122号  発行日：2012年1月

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  • 揮発性有機化合物吸着剤及び水素吸蔵材

    高見澤 聡

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    出願人：公立大学法人横浜市立大学

    出願番号：特願2005-169087  出願日：2005年6月

    公開番号：特開2006-341188  公開日：2006年12月

    特許番号/登録番号：特許第5099615号  発行日：2012年10月

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  • 新規カルボン酸金属錯体及びそれから成るガス吸蔵剤

    高見澤 聡

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    出願人：公立大学法人横浜市立大学

    出願番号：特願2005-169081  出願日：2005年6月

    公開番号：特開2006-342249  公開日：2006年12月

    特許番号/登録番号：特許第5099614号  発行日：2012年10月

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  • 有機カルボン酸金属錯体の単結晶及びその製造方法

    高見澤 聡

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    出願人：公立大学法人横浜市立大学

    出願番号：特願2005-169083  出願日：2005年6月

    公開番号：特開2006-342100  公開日：2006年12月

    特許番号/登録番号：特許第4951728号  発行日：2012年3月

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  • 高圧難燃性ガス発生装置

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願2004-330879  出願日：2004年11月

    公開番号：特開2005-104834  公開日：2005年4月

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  • 高圧炭酸ガス発生装置

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願2004-330879  出願日：2004年11月

    公開番号：特開2005-104834  公開日：2005年4月

    特許番号/登録番号：特許第4204535号  発行日：2008年10月

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  • 金属錯体の細孔構造体及び触媒

    高見澤 聡

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    出願人：よこはまティーエルオー株式会社

    出願番号：特願2003-141474  出願日：2003年5月

    公開番号：特開2004-043454  公開日：2004年2月

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  • 芳香族ニトリルの低圧水素添加による芳香族第一級アミンの製造方法

    渕上 高正, 高見澤 聡, 若狭 のり子

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    出願人：財団法人相模中央化学研究所

    出願番号：JP2000000586  出願日：2000年2月

    公開番号：WO2000-046179  公開日：2000年8月

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  • 新規有機金属錯体およびガス吸着材

    関 建司, 中井 俊作, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社, 森 和亮

    出願番号：特願平10-283047  出願日：1998年10月

    公開番号：特開2000-109493  公開日：2000年4月

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  • 新規三次元型有機金属錯体及びガス吸着材

    関 建司, 中井 俊作, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社, 森 和亮

    出願番号：特願平10-283051  出願日：1998年10月

    公開番号：特開2000-109485  公開日：2000年4月

    特許番号/登録番号：特許第3985114号  発行日：2007年7月

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  • 新規有機金属錯体およびガス吸着材

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社, 森 和亮

    出願番号：特願平10-229133  出願日：1998年8月

    公開番号：特開2000-063393  公開日：2000年2月

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  • イオウ化合物の処理方法、処理材及び硫化水素処理材

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願平9-147704  出願日：1997年6月

    公開番号：特開平10-099680  公開日：1998年4月

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  • 窒素酸化物の処理方法及び窒素酸化物処理材

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願平9-147705  出願日：1997年6月

    公開番号：特開平10-057754  公開日：1998年3月

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  • 新規ジカルボン酸金属錯体及びガス吸蔵材

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願平9-122160  出願日：1997年5月

    公開番号：特開平10-316684  公開日：1998年12月

    特許番号/登録番号：特許第3760255号  発行日：2006年1月

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  • 錯体吸着化学物質の回収方法

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願平8-226216  出願日：1996年8月

    公開番号：特開平10-066864  公開日：1998年3月

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  • 難燃性ガス貯蔵剤、難燃性ガス貯蔵方法ならびに高圧難燃性ガス発生装置

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願平8-226218  出願日：1996年8月

    公開番号：特開平10-066865  公開日：1998年3月

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  • 有機金属錯体分解方法

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願平8-226217  出願日：1996年8月

    公開番号：特開平10-066949  公開日：1998年3月

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  • 新規ジカルボン酸銅錯体及びガス貯蔵装置及びガス自動車

    関 建司, 藤原 正隆, 森 和亮, 高見澤 聡

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    出願人：大阪瓦斯株式会社

    出願番号：特願平7-294018  出願日：1995年11月

    公開番号：特開平9-132580  公開日：1997年5月

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受賞

  • 文部科学大臣表彰若手科学者賞

    2009年4月  

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    受賞国：日本国

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  • 錯体化学会研究奨励賞

    2008年9月  

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    受賞国：日本国

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 化学反応で駆動する結晶性錯体分子触媒エンジンの開発

    研究課題/領域番号：22K18333  2022年6月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(開拓)

    伊藤 肇, 石山 竜生, 陳 旻究, 関 朋宏, 高見澤 聡

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    配分額：26000000円 （ 直接経費：20000000円 、 間接経費：6000000円 ）

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  • 官能化および不斉シリルボランを利用した非対称有機ケイ素化合物の精密合成

    研究課題/領域番号：22H00318  2022年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    伊藤 肇, 関 朋宏, 久保田 浩司, 陳 旻究, 高見澤 聡

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    配分額：42640000円 （ 直接経費：32800000円 、 間接経費：9840000円 ）

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  • 超局所領域熱拡散率測定法の開拓と高分子階層構造における熱伝導の学理解明

    研究課題/領域番号：22H02137  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    森川 淳子, 後藤 仁志, 高見澤 聡, 劉 芽久哉, 五十幡 康弘

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    配分額：17030000円 （ 直接経費：13100000円 、 間接経費：3930000円 ）

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  • 超局所領域熱拡散率測定法の開拓と高分子階層構造における熱伝導の学理解明

    研究課題/領域番号：23K23405  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    森川 淳子, 五十幡 康弘, 後藤 仁志, 高見澤 聡, 劉 芽久哉

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    配分額：17030000円 （ 直接経費：13100000円 、 間接経費：3930000円 ）

    ソフトマテリアルは、限られた種類の原子から構成されながら、多彩な化合物を形成し、分子間の多様な相互作用によって複雑で階層的な高次構造を発現する。特に熱伝導特性においては、分子形状と分子間相互作用によって支配された異方的な熱伝達場の発現と、高次構造との相関が重要である。この異方的な熱伝導性と構造制御性という二つの特徴から、ソフトマテリアルは動的に熱伝導の指向性を制御可能なフレキシブルな熱機能材料としての応用が期待されている。本研究では、開発した局所領域測定用温度センサーを利用したミクロスケール温度波熱分析法（μ-TWA）を用いて、3軸の有機単結晶熱拡散率測定により、異方的な構造配置と熱拡散率の違い、および弾性変形における力学的挙動との間に相関関係を見出した。超弾性共結晶では強い分子間相互作用と弱い分子間相互作用の組み合わせによって、強弾性共結晶では弱い相互作用のみによって、変形の程度に違いが見られた。この比較において、超弾性共晶は強弾性共晶よりも高い熱拡散率を示し、これは超弾性共晶に対称的で比較的強固な分子間相互作用が存在することを示している。
    一方、厚さ50nmまたは150nmの窒化シリコン(SiNx)薄膜上に形成した、ライン状またはスパイラル状の温度センサーアレイからなるデバイスを開発し、空気中および真空中のSiNx膜の面内熱拡散率を測定するロックインフォトサーマル法に適用した。ナノ薄膜上の2次元熱拡散は周辺環境との熱交換だけでなく、膜表面に沿った空気中の熱伝導による平行熱拡散の影響を受けることがわかった。

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  • ソフトクリスタルの熱機械的評価手法ならびに制御手法の開拓

    2017年7月 - 2022年3月

    文部科学省  科学研究補助費新学術領域（提案型） 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 超弾性金属錯体の創出

    2017年7月 - 2020年3月

    文部科学  挑戦的研究(萌芽) 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • ソフトクリスタルの熱機械的評価手法ならびに制御手法の開拓

    研究課題/領域番号：17H06368  2017年6月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    高見澤 聡, 黒田 玲子

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    配分額：49660000円 （ 直接経費：38200000円 、 間接経費：11460000円 ）

    化学にとって新しい固体物性である超弾性（応力誘起結晶相転移）の観点からソフトクリスタルの熱機械的特 性の評価並びに機械的な光特性操作法の開拓を行う。 有機超弾性概念の導入によるソフトクリスタル研究への 貢献を目指す。 申請者は有機物による超弾性挙動（有機超弾性）を2014 年に世界で初めて示した。また、蒸気吸着による擬 弾性的な結晶変態を示す超弾性多孔性金属錯体結晶を見出し、結晶変態に関わるクロミズム現象の確認にも成功 している。 現時点において、既に申請者は様々なタイプの有機結晶で超弾性を見出だし、かつミクロ構造変化と結晶相変態との相関について、超弾性の観点から解析する実験手法の確立に成功している。
    本研究では、A01 班の役割である微量の蒸気・熱・機械的刺激などの低刺激に応答するソフトクリスタル及び構成分子の形態制御を担当とし、有機超弾性研究の観点からソフトクリスタルの形態制御研究促進に貢献しつつ、本領域での超弾性概念の学理的意義を明瞭にし、化学にとって新しい固体物性要素である超弾性（応力誘起結晶相転移の一形態）の観点からソフトクリスタルの熱機械的特性の評価ならびに機械的な光特性操作法の開拓を目標に研究を進めている。
    本年度は実験環境を整備し、確実かつ効率的に超弾性実験を行えるようにした。特に、有機超弾性結晶の創製および手法の開拓・先行研究で得ている有機結晶ならびに金属錯体結晶の誘導体合成を行い、物質拡張を行いつつ、結晶成長手法として、融解結晶化法や昇華法の導入を検討し、結晶サイズ・晶癖をもつ結晶試料の創出に適切な実験手法の開拓を行った。また、超弾性評価手法の深化発展・既に独自に確立している顕微鏡観察下での応力試験手法による研究を行いつつ、応力誘起相転移の前駆現象と考えられる結晶構造揺らぎと相関する超弾性特性について調べた。

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  • 超弾性金属錯体の創出

    研究課題/領域番号：17K19143  2017年6月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    高見澤 聡

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    配分額：6500000円 （ 直接経費：5000000円 、 間接経費：1500000円 ）

    本研究では、合金等の無機材料以外では知られていなかった“超弾性”という物性を有する“金属錯体”を探査・合成する。また、超弾性変態における可逆的結晶構造変化を利用して、金属錯体の固体物性を制御する手法の開発を目指す。
    “超弾性”とは、塑性変形した固体が自発的に形状回復する特性であり、金属材料学が扱う合金等の特性とされてきた。応募者は2014年に世界で初めて、単純な有機物分子の単結晶において超弾性現象を発見し、その後、金属錯体においても超弾性現象が現れることを見いだした。本研究では、超弾性を示す金属錯体（“超弾性金属錯体”）の更なる探査および合成を行う。これにより、錯体の様々な固体物性と超弾性を組み合わせた新研究が可能となり、また、柔軟に変形可能な新規の錯体結晶の創出にも繋がると考えられる。
    平成29-30年度は超弾性を示す金属錯体の探査を行った。合成研究を推進するにあたり、以下の三段階の手順を設定し、合成による超弾性探査ならびに構造解析に基づく超弾性機構の理解を目指した。
    (1) 合成方法・結晶構造が既知の金属錯体について超弾性挙動の有無を調べた。(2) 超弾性発現に必要な分子構造を、配位子の結晶体も含めて結晶変形・結晶構造変化等の観測結果から絞り込む実験研究を進めた。(3) (2)に基づいて超弾性を示すと期待される金属錯体を新規に設計・合成研究を進めた。特に、これまでの超弾性特性から逸脱する新しい特性の観測に留意して実験研究を行った。

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  • 有機超弾性材料の創出

    2017年4月 - 2019年3月

    KISTEC  略的研究シーズ育成事業 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 有機超弾性によるスマートな擬弾性材料の開拓

    2016年7月 - 2018年5月

    スズキ財団  課題提案型研究助成 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 有機超弾性体材料開拓に必要な合成指針の探査

    2016年4月 - 2017年3月

    長瀬科学技術振興財団  研究助成 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 有機超弾性体における形状記憶効果の探索

    2016年4月 - 2017年3月

    日立金属・材料科学財団  材料科学研究助成金 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 形状記憶合金の物理特性を発現する有機材料の合成化学

    2016年4月 - 2017年3月

    東京化成化学振興財団  研究助成 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 有機結晶による形状記憶合金代替材料の開拓

    2015年4月 - 2016年3月

    池谷科学技術振興財団  研究助成 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 有機超弾性材料の開拓および特性評価

    2015年3月 - 2016年2月

    スズキ財団  研究助成 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 有機超弾性結晶の合成

    2014年10月 - 2015年9月

    泉科学技術振興財団  研究助成 

    高見澤 聡

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 多孔性金属錯体結晶の動的ガス包接特性の解明と時空間的分子輸送機能の創出

    研究課題/領域番号：23350028  2011年4月 - 2014年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    高見澤 聡

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    配分額：20410000円 （ 直接経費：15700000円 、 間接経費：4710000円 ）

    本研究では、高い秩序性と構造柔軟性を併せ持ち、多彩な動的特性を発現しうる分子性金属錯体結晶を用いて、構造柔軟性をもつホスト固体に内在している時空間的なゲスト輸送能の開拓を目的に研究を行った。研究で用いた安息香酸銅(II)ピラジン付加物およびその誘導体の単結晶ガス透過測定から、いずれも高い水素ガス透過性が明らかになった。ガス分子が結晶内部の細孔を拡張させながら拡散する新機構の導入により定量的にガス拡散挙動を説明できた。また、テレフタルアミド単結晶の超弾性が明らかとなった。

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  • 錯体物質への水素吸蔵状態と微結晶内水素拡散の解明および光照射による吸脱着制御

    研究課題/領域番号：21350003  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    武田 定, 丸田 悟朗, 高見澤 聡, 高見澤 聡

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    配分額：19370000円 （ 直接経費：14900000円 、 間接経費：4470000円 ）

    水素ガスは二酸化炭素を発生しないエネルギー源として期待されているが、危険な水素ガスを安全かつ勘弁に貯蔵(吸蔵)する必要がある。金属イオンと有機分子からなる多孔質な物質に、最小のエネルギーで可逆的に出し入れさせ、高密度の固相として貯蔵することが注目されているが、その基盤となる分子論的メカニズムの基礎研究は進んでいない。本研究では、水素分子を包み込むように構造を変えて効率よく水素を吸蔵する物質、多くのトンネル構造を持つ物質などにおける水素分子の取り込まれ方と動きの量子効果、さらには結晶へ取り込まれる動的なメカニズムなどについて詳細な研究を行った。また、二酸化炭素の吸収についての研究などを行った。

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  • 多孔質単結晶を用いる分子凝集構造厳密観測手法の開拓

    研究課題/領域番号：18033043  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    高見澤 聡

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    配分額：3600000円 （ 直接経費：3600000円 ）

    圧力・温度などのガス雰囲気の制御により,水素,酸素,メタンガス包接共結晶の構築およびその単結晶X線構造解析手法をこれまでに展開し,本研究で用いる単結晶ホストは様々なガス包接結晶を安定化する強い共結晶化能を有しており,広範な分子ゲスト種を対象とする配位空間内での特異な分子凝集構造厳密観測手法として系統的研究への展開の可能性を明らかにしてきた。そこで,本特定領域研究の主題のーつであるナノ空間中での分子凝集・分子ストレスの現象理解に不可欠な構造情報を系統的かつ迅速に提供できる構造解析手法の開拓を目的として研究を研究を行った。特に,ゲストガス雰囲気の制御(温度・圧力・濃度)によってガス包接共結晶を生成させる簡便且つ迅速な手法の確立を目指し,強い立体的制限を受ける狭い配位空間において生成するゲスト分子凝集状態の厳密観測手法へと展開を目指した。具体的には,これまでに申請者が独自に見いだしている安息香酸-ピラジン金属錯体集積体である単結晶多孔質固体群を用い,ゲスト分子種の選択と温度・圧力などの勢力学的な因子の組み合わせによって,種々のゲスト分子凝集状態をガス吸着現象の媒介により生成させ,結晶内微小空間中(配位空間中)で生じる特異的分子凝集構造を単結晶X線構造解析によって解明していく手法の確立を行った。前年度までに成功しているNO・NO_2/SO_2の無機ガスおよび一級はアルコールなどの有機蒸気に対する構造決定手法に基づき,分子凝集構造の積極的な多様化を考慮シタゲスト分子選択を行い,分子サイズ・対称性・極性を系統的に変化させて微小空間中のホスト-ゲストおよひゲスト-ゲスト相互作用様式と分子凝集様式との相関を系統的に明らかにする手法へと展開した。

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  • 金属錯体結晶で見られるガス吸着誘起相転移挙動の構造化学的研究

    研究課題/領域番号：18750051  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    高見澤 聡

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    配分額：3600000円 （ 直接経費：3600000円 ）

    本研究では,申請者が独自に見出しているガス吸着誘起相転移挙動を示す多孔質単結晶を用い,本物質でのガス包接固体生成機構を明らかにする。単結晶X線構造解析による原子配列の厳密解析を主軸としたミクロスコピックアプローチと,ガス吸着・熱測定・顕微鏡観察によるバルク挙動解析によるマクロスコピックアプローチによって,ミクロ構造とマクロ挙動の双方の総体的解釈を目指した。前年度の研究であるミクロ状態およびマクロ挙動の相関の解明に必要な,観測手法の確立と材料探索を行い,ガス吸着によるミクロ状態変化とバルク状態変化双方について矛盾のない総体的な解釈を行った。これまでに安息香酸-ピラジン金属錯体集積体の分子性結晶のみを研究対象として実験を行ってきたが,物質探索の結果,新材料としてトリスエチレンジアミンコバルト(III)塩化物のイオン性結晶を見いだした。この結晶では水蒸気はもちろん無機ガスから有機蒸気まで結晶中の一次元チャネルを拡張したり縮小したりして取り込む特性を明らかにした。これによりガス吸着によって構造変化が誘起される分子性結晶とイオン性結晶の獲得に成功し,様々なガス吸着状態の単結晶X線構造解析を行い,ガス吸着挙動と結晶構造の動的特性について明らかにした。また,本年度が最終年度であるので,総括を行うべく論文発表を積極的に行った。

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  • 多孔質単結晶中に生成する特異的低分子凝集構造の厳密観測

    研究課題/領域番号：17036056  2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    高見澤 聡

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    配分額：1300000円 （ 直接経費：1300000円 ）

    本研究は、単結晶形状を保ったまま様々なガス状ゲストを吸脱着できる単結晶多孔質固体を用い、ガス吸着現象を媒介として結晶中にゲストを配列させて単結晶X線構造解析によって状態観測する手法の開拓を行いつつ、同時に配位空間のホスト特性を構造化学的に明らかにしようとするものである。CO_2やO_2の包接結晶については報告済みであるが、これらは低温でのガス吸着構造であり、厳密には凍結構造と位置づけられるべきものであった。一方、相対的に高温ではガス吸着平衡状態が期待できる。そこで、室温高圧下(13MPa)のメタン吸着構造の直接決定を行った。その結果、メタン分子が結晶内微小空間の狭い部分に特異的に吸着しており、有機骨格で囲まれた空間に対するメタンの高い親和性が明らかとなった。球状のメタン分子は固体中でも回転し易いため、重心を結晶周期に沿わせつつもランダムな分子配向をとった"包接柔粘性結晶(inclusion plastic crystal)"を生成しているものと思われる。周囲のメタンは超臨界状態にあり、これは超臨界ガスの吸着平衡構造の観測例である。また、水素ガスの吸着貯蔵が最近注目されており、配位空間中での水素ガス吸着構造の観測は重要である。水素分子は分子径が2.4Åときわめて小さいが、本安息香酸ピラジン錯体結晶の最も狭い部位の径と同程度であり、ホスト-ゲスト相互作用が顕著に吸着状態に反映される可能性があった。大気圧下90Kでの単結晶X線構造解析から、弱くコンタクトした水素分子の2量体と思われる構造が観測された。これは結晶内微小空間による吸着状態安定化による水素の様な僅少の質量のガスの高密度吸着の可能性を示唆している。さらに、より複雑な包接状態が期待できるアルコール蒸気吸着では水素結合により会合したエタノール二量体の選択的生成が確認された。ホストの固体構造変化によるチャンネル構造の柔軟性とゲスト問の水素結合による会合体の生成により包接結晶が安定化されていると思われる。直鎖飽和1価アルコールについてメタノールからn-ペンタノールまで蒸気吸着による包接結晶構造を調べたところ、n-プロパノール以上では分子間水素結合は見られず、孤立した分子として観測され、ゲスト分子構造特性とゲスト凝集状態の相関が見られた。

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  • 炭酸ガス吸着によって誘起される結晶相転移挙動の構造化学的研究

    研究課題/領域番号：16750051  2004年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    高見沢 聡

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    配分額：4000000円 （ 直接経費：4000000円 ）

    研究代表者が独自に見いだしている単結晶ガス吸着剤であるロジウムおよび銅の安息香酸-ピラジン錯体を用いて、水素ガス吸着構造の決定に成功した。また、架橋配位子であるピラジンへのアルキル基を置換した誘導体結晶の合成を行い、ガス吸着誘起相転移特性の異なる単結晶ガス吸着剤の創出に成功した。ピラジン上に導入されたアルキル基は細孔表面に露出するため、アルキル基によって結晶内の細孔表面を分子修飾できることが明らかになった。メチル基を導入した結晶では、細孔表面に修飾されたメチル基が吸着ガス分子の結晶内拡散に干渉する。そのため、これまで困難であった吸着酸素分子を室温でさえ単結晶X線構造解析によって明瞭に捉えることに成功した。室温から10Kまでの広い温度範囲にわたる単結晶X線構造解析を行い、酸素吸着構造を決定したところ、狭い1次元細孔中に取り込まれて形成される一次元鎖状分子酸素の配列構造は温度誘起の構造相転移によって高温相、中温相、低温相の3状態があることが分かった。この吸着酸素の3つの相は吸着平衡状態での流体相の高温相、飽和吸着状態で柔粘性をもつ中温相、細孔壁を介して三次元的にオーダーした共結晶相の低温相であると考えられる。酸素は常磁性分子のため、磁気測定によって酸素の低次元磁性を観測するのに成功し、この中温相は磁場に誘起されて酸素間配置が変化する挙動がみられた。

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  • 機能性ナノ細孔を有する光触媒の創成と環境・エネルギー問題への展開

    研究課題/領域番号：15350088  2003年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    森 和亮, 西本 右子, 加藤 知香, 高見澤 聡

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    配分額：15000000円 （ 直接経費：15000000円 ）

    近年化石燃料の枯渇や大気汚染、多量の二酸化炭素放出による地球温暖化などの天然資源や環境問題に対して早急に考える必要がある。そこで、水素と酸素を用いて電気エネルギーを発生させる燃料電池などの次世代エネルギーが注目されるようになった。水素と酸素を得る方法として水・アルコールの完全分解が注目され、最近ではTiO_2などの半導体を用いた光触媒が注目されている。しかし、TiO_2などの半導体光触媒は、太陽光に3%しか含まれていない紫外光でしか反応が進行しないため、非常に効率が悪い。そこで、最近では、可視光応答型の光触媒の開発が急速に進められてきている。一方、我々にこれまで,ポルフィリンを含むテトラカルボン酸を配位子に用いたロジウム(II)錯体がオレフィンの水素化に対して高い触媒活性を示すことを見出してきた。本研究では、可視光領域の光を吸収するポリフィリンを配位子に用いたメタロポルフィリン鉄(III)錯体を触媒に用いた水やアルコールの光分解反応について研究した。
    元素分析、ESR、EXAFS測定からFe^<III>[Fe^<III>TCPP]は、ポルフィリン環中心のFeが5配位、架橋部分のFeが6配位の単核構造であると示唆された。表面積・細孔径分布測定から5.6、6.2Åの均一な細孔をもち、BET表面積1195.4m^2/gの高面積を有していた。DR UV-visスペクトルから【greater than or equal】400nmの可視光領域に5本の吸収ピークを確認した。メタノールの光分解反応においてFe^<III>[Cu^<II>TCPP],Fe^<III>[Pd^<II>TCPP]については活性が見られなかったが、Fe^<III>[Fe^<III>TCPP]では活性が見られ水素の発生を確認した。また、本反応は光照射下でなければ運行せず、熱反応では活性を示されず、光触媒的に水素が発生しているこどがわかった。さらに、触媒反応後のESR測定から、Fe周りの構造は保持されていることがわかり、安定な光触媒の構築に成功した。

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  • カルボン酸ロジウム錯体の積層による機能性細孔の構築

    研究課題/領域番号：12023251  2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究(A)  特定領域研究(A)

    森 和亮, 高見澤 聡

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    配分額：1500000円 （ 直接経費：1500000円 ）

    (1) 本研究では触媒作用をはじめ特異な物性と機能の発現が期待できるロジウムイオンに注目し、そのイオンを骨格の要とする機能性細孔を金属錯体の積層により創成する。
    本研究での戦略は、酢酸銅(II)一水和物型の二核構造のカルボン酸ロジウム(II)を基本ブロックとし、それを共有結合、配位結合、分子間結合で積層させて細孔を構築するものである。この方法は他に例をみない独創的なものである。
    (2) <3D錯体の合成>ジカルボン酸(テレフタル酸など)錯体に不均一反応によってピラジンを導入した。いずれも、茶色の粉末として高収率で得た。元素分析および、室温での有効磁気モーメント(μ_<eff>)から、ロジウムの二核構造を保ち、ジカルボン酸で架橋された二次元格子を形成していると思われる。ファラデー型磁気天秤を用いてN_2ガスの吸着測定を行ったところ、いずれの錯体も気体を吸蔵することが分かった。ロジウム金属1モルあたり0.8-1.3モルのN_2ガスを吸蔵する。
    <0D錯体の合成>酢酸ロジウムとの配位子交換で行い、緑色の結晶として得た。(収率51%)このロジウム(II)錯体がπ-πおよびCH_3-π相互作用で集積し、安定な細孔を形成することが分かった。ロジウム金属1モルあたり0.6モルのN_2ガスを吸蔵する。
    <気体吸蔵量と熱的安定>0D-3Dのベンゼン環を有するカルボン酸錯体について窒素ガスの飽和吸蔵量およびTGA測定による分解温度について調べた。3Dではロジウム金属1モル当たり1.3モルの窒素ガスを取り込めるが0Dでは細孔径が小さいため0.6モルと際だって小さい。1Dおよび3D錯体ではピラジン架橋部分の安定性が低く分解温度が低くなる傾向にあるが、いずれも300℃以上の高い安定性を有している。0D錯体では弱い分子間力によって固体構造が保たれているにもかかわらず、最も高い熱安定性を有していた。
    (3) 本研究で、ロジウム錯体の集積によって、安定な細孔構造が形成できることがわかった。種々の次元性の構造単位を集積して細孔物質を構築できることが明確となった。

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  • カルボン酸ロジウム錯体の積層による機能性細孔の構築

    研究課題/領域番号：11136101  1999年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究(A)  特定領域研究(A)

    森 和亮, 高見澤 聡

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    配分額：1700000円 （ 直接経費：1700000円 ）

    本研究は、特異な物性と機能の発現が期待できるロジウムイオンに注目し、そのイオンを骨格の要とする機能性細孔を金属錯体の集積によって構築することを目的としている。ここでは酢酸銅(II)一水和物型の二核構造のカルボン酸ロジウム(II)を基本ブロックとし、それを共有結合、配位結合、分子間結合で積層させて細孔を構築しようとするものであり、本方法は他に例をみない独創的なものである。
    平成11年度は直線性のジカルボン酸を配位子に用いてロジウム二核を格子状に結びつけたジカルボン酸ロジウム錯体の合成を行い、気体吸蔵について調べた。
    合成は酢酸ロジウム(II)とジカルボン酸との配位子交換をメタノール中高温で行った。ジカルボン酸としてフマル酸、トランス-トランス-ムコン酸、テレフタル酸、トランス-1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、ビシクロ[2,2,2]オクタン-1,4-ジカルボン酸を用いた。いずれも緑色の粉末としてジカルボン酸ロジウム(II)錯体を高収率で得ることに成功した。元素分析および、室温での有効磁気モーメントから目的物の生成を確認した。得られたジカルボン酸ロジウム(II)錯体は二核構造を保ち、ジカルボン酸で架橋された二次元格子を形成していると思われる。さらに、これらのジカルボン酸ロジウム(II)錯体はいずれも気体を多量に吸蔵することが分かった。N_2ガスの吸着測定を行ったところ、ロジウム金属1モルあたり0.8-1.4モルのN_2ガスを吸蔵することが分かり、いずれの錯体も二次元格子の積層によって形成される安定な細孔中に多量の気体を吸蔵することが明らかになった。
    本年度の研究により、二次元格子構造のロジウム錯体の集積によって、新しい機能性細孔の構築に成功した。

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