【公開日：2025.06.18】【最終更新日：2025.06.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0099
利用課題名 / Title
かご型有機分子を利用したナノ粒子のサイズ・形状制御合成
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ナノ結晶・相分離系材料,電子顕微鏡/Electron microscopy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
三原 のぞみ
所属名 / Affiliation
筑波大学数理物質系化学域
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-503：200kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEM-2100F1）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
無機ナノ粒子は、サイズ・形状の違いにより触媒活性などの性質が大きく異なることが知られている。ナノ粒子の粒径を1–3 nmまで減少させると反応活性な表面原子の割合が飛躍的に増加するため、この粒径範囲で構造を精密制御したナノ粒子は特異な触媒活性を示すと期待できる。本研究では、サイズを系統的にデザイン可能なかご型有機分子を用いて、無機ナノ粒子のサイズを制御して合成する方法を開拓することとした。
実験 / Experimental
アミン部位を有する有機ケージ分子を反応場とした金ナノ粒子合成をおこなった。反応溶液をグリッドに塗布し、JEM-2100F1を用いてTEM測定を行ったところ、平均粒径2.0±0.2 nmの孤立粒子像が観測された。また、XPS測定より金の価数は0価であることがわかった。
結果と考察 / Results and Discussion
TEMで観測された粒子の平均粒径(2.0±0.2 nm)は、有機ケージ分子の内部空間のサイズとよく一致することから、ケージ分子を反応場として金ナノ粒子の成長反応が起こったと考えられる。特に、MALDI-TOFMSやXPSなどの結果により、有機ケージ分子中のアミン部位が金(III)イオンを還元することで、ケージ内で金(0)原子からなるシードが生成し、続いてシードを起点とした粒子成長が起こったことが示唆された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Nozomi Mihara, Formation and Growth of Atomic Scale Seeds of Au Nanoparticle in the Nanospace of an Organic Cage Molecule, Chemistry – A European Journal, 29, (2023).
DOI: 10.1002/chem.202302604
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Seed-Mediated Synthesis of Au Nanoparticles in the Nanospace of an Organic Cage Molecule, (Univ. of Tsukuba)Nozomi Mihara, Ayaka Machida, Takuya Shiga, Ayumi Ishii, Masayuki Nihei, 錯体化学会第７２回討論会, 2022年9月, oral
- N. Mihara, “Nanoparticle synthesis and cooperative metal ion-binding within organic cage molecules”, 3rd International Symposium on Photonic and Electronic Molecular Machines (PEMM-2024), Oct. 2024, Nara, oral, invited.
- N. Mihara, “Cage molecules with metal ion-binding sites exhibiting protein-like properties”, The 3rd Symposium of Kyoto Advanced Porous Science (KAPS3), June. 2025, Kyoto, oral, invited.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件