超不活性空間での不安定化学種のボトムアップ構築による構造・物性の定常化と応用

超惰性空间中不稳定化学物种自下而上构建结构和物理性质的稳定化及应用

• 批准号: 21H01737
• 负责人: 上野 裕
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01737/
• 关键词: 内包フラーレン; リチウムイオン; クラスター; プラズマ; 不安定化学種

本研究では，有機合成，およびプラズマを用いたフラーレン内部への原子・分子挿入法を併用することで，超不活性空間として知られるフラーレン内部における 未踏不安定化学種のその場構築，および構造・物性の定常化を目指す。課題の達成により，未踏不安定化学種の構造・物性相関へアプローチするとともに，『不安定化学種の新科学』の開拓へ向けた研究基盤を構築することができる。2022年度は，初年度に構造決定を達成した標的分子①（一分子の水で水和されたリチウムイオンを内包したC60：Li+-H2O@C60）の高効率合成法を検討し，新たに合成した試料を用いて，内包Li+-H2Oの温度可変赤外スペクトル測定を試みた。温度の低下に伴う内包化学種の運動変化により，100 K付近から特徴的なスペクトルが観測され，100 K以下の低温域において，過去に赤外解離分光法により気相中で測定されたLi+-H2Oクラスターの赤外スペクトルと同様のスペクトルが得られている。すなわち，『C60内部に内包させる』ことにより，気相中でのみ取り扱い・測定が可能であった化学種ですら，固体試料として精密な分光実験が可能であることを実証した。一方，標的分子②（Li+-He内包C60）については，合成プロセスにおけるいくつかの問題のため，未だ単離には至っておらず，最終年度も引き続き合成法の検討を実施したい。また，初年度より引き続き，プラズマプロセスの高効率化および生成物の抽出効率向上を志向した装置改良等を進め，当初用いていたプロセスの２~10倍程度の収率でイオン打ち込み反応後の生成物を単離可能となっている。最終年度も引き続き検討を続け，以降の研究に活用する。

In this study, the organic synthesis, structure and physical properties of unstable chemical species were studied by using atomic and molecular methods. To achieve this goal, we will continue to explore the structural and physical properties of unstable chemical species, and develop a research base for "new science of unstable chemical species." In 2022, the structure determination of the target molecule 1 (a molecule of water and water, including C60: Li+-H2O@C60) was carried out by a high efficiency synthesis method. The new synthesis sample was used, including Li+-H2O, and the temperature of the sample was determined. The temperature drop is accompanied by the movement of the chemical species in the inclusion. The characteristics of the near 100 K range are measured. The low temperature range below 100 K is measured. In the past, Li+-H2O is measured by infrared dissociation spectroscopy. C60 internal envelope, gas phase, chemical species, solid sample, precision spectroscopy, etc. One side, the target molecule ② (Li+-He contains C60), the synthesis of the problem, the separation of the problem to the problem, the final year of the synthesis of the problem. In addition, in the early years, the high efficiency of the product and the improvement of the extraction efficiency of the product have been improved. In the early years, the production efficiency of the product has been improved by 2 to 10 times. Finally, the annual review was conducted in order to reduce the use of research.

项目成果

Isolation of C70-Based Endohedral Fulleride Li@C70

基于 C70 的内嵌富勒烯 Li@C70 的分离

• 发表时间: 2022
• 作者: Daisuke Kadoh;Hideaki Oba and Shinji Takeda;Zanpeng Yin;Kazuki Hasebe;北畠大樹，上野裕，美齊津文典
• 通讯作者: 北畠大樹，上野裕，美齊津文典

Synthesis and Characterization of Li+-Encapsulated C70 (Li+@C70): A New Ionic Endohedral Fullerene

锂包封C70（Li @C70）的合成与表征：一种新型离子内嵌富勒烯

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroshi Ueno;Kazuhiko Kawachi;Daiki Kitabatake;Keijiro Ohshimo;Hiroshi Okada;Eunsang Kwon;Shinobu Aoyagi;Yasuhiko Kasama;Fuminori Misaizu
• 通讯作者: Fuminori Misaizu

Plasma-CVD Enabling Seeded Growth of Nanocarbons from a Single Carbon-Nanoring

等离子体 CVD 能够从单一碳纳米环中生长纳米碳

• 发表时间: 2022
• 作者: R. Hatakeyama1;H. Ueno;E. Kwon;F. Misaizu
• 通讯作者: F. Misaizu

Li@C70の超原子分子軌道（SAMO)計測 ー 基板依存性 ー

Li@C70 的超原子分子轨道 (SAMO) 测量 - 基质依赖性 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田 洋一;北畠 大樹;延山 知弘;大橋 左和;清水 好葉;佐々木 正洋;河地 和彦;笠間 泰彦;美齊津 文;上野 裕
• 通讯作者: 上野 裕

Synthesis of Neutral Li-Endohedral PCBM: An n-Dopant for Fullerene Derivatives

中性锂内嵌 PCBM 的合成：富勒烯衍生物的正掺杂剂

• DOI: 10.1039/d2cc03678a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chem. Commun.
• 作者: H. Ueno;D. Kitabatake;H. S. Lin;Y. Ma;I. Jeon;S. Izawa;M. Hiramoto;F. Misaizu;S. Maruyama;Y. Matsuo
• 通讯作者: Y. Matsuo