金属クラスターをビルディングブロックとした高次構造体の創製と構造物性の相関解明

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基幹ナノ材料として注目されている配位子保護金属クラスターを基本構成単位とみなし、これらを集積させることによる新たな物質創製アプローチが注目されている。しかし現状では、等方的な表面を有する金属クラスターでは目的の組成・構造を有する構造体を組み立てることは難しく、自在な物質創製法の確立には至っていない。本研究では、金属クラスター表面の目的の配位サイトに極性官能基を導入し、極性官能基間に働く相互作用を駆動力として、金属クラスターが目的の組成・構造に組みあがるようプログラムされたビルディングブロック分子を合成する。このような高機能化された金属クラスターを自己組織的に自在に組み上げることにより金属クラスターを構成単位とした高次構造体の精密合成の実現と構造・物性の相関を解明することで、金属クラスターに対する新たな物質創製法を確立する。2022年度はカルボキシル基が導入された配位子および塩素とホスフィンの二種類の配位子で保護された金クラスターの合成を行い、得られた金クラスター表面の塩素配位子を両端にアセチリドを有するジイン架橋配位子と配位位交換させることで、金クラスター２分子が架橋した連結体の合成を行った。量子化学計算を用いて連結体の電子構造を評価したところ、連結体の吸収スペクトルは単体金クラスターの吸収スペクトルとは大きく異なることが予想された。これらの結果から、金属クラスターの連結は単体の金属クラスターでは得られない新たな物性を発現することが示された。