極低温・気相分光法を基盤とした，金クラスターの構造，電子状態および触媒機能の研究

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我々はこの数年来，クラウンエーテル－金属イオン錯体などのイオン包接錯体について，我々独自の研究手法である極低温・気相分光（イオンを気体状態で10K程度まで冷却した後に，その吸収スペクトルを観測する手法）を行い，そのスペクトルを観測してきた。そして得られたスペクトルを基に，イオン包接錯体の構造を厳密に決定し，その特殊な機能との関係を明らかにしてきた。次に，我々はこの独自の研究手法を金クラスターに適用することを計画した。金クラスターは，革新的な機能を示す触媒として近年注目を浴びている。そこで我々は，金クラスターが触媒として作用するときの化学反応の中間体について，極低温・気相分光法を適用し，その反応機構を実験的に明らかにすることを目指した。本研究では，エレクトロスプレーイオン化法を用いた現有装置のイオン源を変更し，ペーパースプレーイオン化（PSI）法を用いたイオン源を新規に開発する。これにより，PSIで使用する，ろ紙の上に金クラスターを担持しておき，そこに反応溶液を滴下することで，反応を開始させ，生成した中間体を迅速に装置内へと導入し，微量かつ短寿命な反応中間体の検出を試みる。当該年度について，我々はまずPSIイオン源の新規設計・開発に取り組んだ。そして開発したPSIイオン源により，テストサンプル（ジベンゾ－18－クラウン－6のカリウムイオン包接錯体）の質量分析および極低温・気相分光に成功した。現段階において，金クラスターの触媒反応における中間体への応用までには至っていないが，PSIイオン源を用いた極低温・気相分光は，世界でも類を見ない分析手法のため，この成功は非常に重要な結果であるといえる。今後，金クラスターをはじめとする様々な金属クラスターの触媒反応への応用が可能となれば，これまで推定されてきた数多くの触媒反応の機構が実験的に明らかとなり，化学における波及効果は非常に大きい。