原子精度で制御された高濃度異元素ドープ金属クラスターの創製

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金や銀において、超原子として扱える、金属ナノクラスター（NC）がこれまでに多数報告されている。なかでも、正20面体貴金属13原子ナノクラスターは、超原子と見なせる構造を形成することができる。これまでの研究より、配位子交換によりNCsの骨格構造に変形を誘起すると、前駆体とは異なるNCsをサイズ選択的に合成できることが明らかにされている。本研究では、Au25(SC2H4Ph)18（SC2H4Ph = 2-フェニルエタンチオラート）と4-tert-ブチルベンゼンチオール（tBuPhSH）の反応をモデル反応として選択し、従来研究とは反応時間もしくは前駆体NCsの中心原子を変化させることで、新たな配位子交換反応を進行させることに取り組んだ。その結果、次の3つを見いだした：1）マイルドな条件にて短時間反応させると、[Au23(SPhtBu)17]0が高い割合にて生成する；2）Au25(SC2H4Ph)18の中心原子をPdにて置換しマイルドな条件にて短時間反応させると、[Au26Pd(SPhtBu)20]0が高い割合にて生成する；3）Au25(SC2H4Ph)18の中心原子をPtにて置換すると、反応中間体として[Au24Pt(SC2H4Ph)6(SPhtBu)12]0が高い割合にて生成する。本研究の結果は、反応時間と前駆体金属NCの中心原子を制御すれば、配位子交換により、現在よりも多くの種類の金属NCsをサイズ選択的に合成し得ることを示している。