【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.08】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT0037

利用課題名 / Title

配位ナノシートの構造解析

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials

キーワード / Keywords

コンポジット材料/ Composite material,電子顕微鏡/ Electronic microscope,ナノシート/ Nanosheet,電子分光/ Electron spectroscopy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

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)

高田 健司

所属名 / Affiliation

東京理科大学研究推進機構総合研究院

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

前田啓明,福居直哉,伊藤実祐,須藤裕太,鈴木毬絵

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）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-308：多機能走査型X線光電子分光分析装置(XPS)with AES
UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡
UT-005：原子分解能元素マッピング構造解析装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　平面状有機配位子と金属イオンから作られる二次元状配位高分子『配位ナノシート』は、次世代のナノ材料として注目を集めている。本課題では、当研究室で作製した種々の配位ナノシートの構造情報を得るために、X線光電子分光(XPS)法を用いた元素分析やSEM、TEMおよびSTEMによる構造観察を行った。

実験 / Experimental

・XPS測定
　カーボンやSiを基材とする配位ナノシート試料のXPS測定をX線光電子分光装置 VersaProbe IIIを用いて行った。

・SEM/EDS測定
　ビス（テルピリジン）錯体ナノシート試料のSEM/EDS測定を、高分解能走査型分析電子顕微鏡（JSM-7800F-PRIME）を用いて行った。

・STEM/EDS測定　配位ナノシートとカーボンナノチューブの複合材料のSTEM観察を、原子分解能元素マッピング構造解析装置JEM-ARM200F Thermal FE(STEM SDD)を用いて行った。

結果と考察 / Results and Discussion

・XPS
　水素発生触媒活性を持つ配位ナノシートPdDIのXPSをFig. 1に示す。触媒サイクルとともにPdの酸化状態が変化し、＋0価のPd種の増加が見られた。この結果から、水素発生反応において、Pd(0)の活性サイトの存在が高活性化につながっていることが分かった。（Chemistry – A European Journal誌に掲載、 Cover Featureに選出）

・SEM/EDS測定
　ビス（テルピリジン）錯体ナノシートのアニオン交換反応における膜厚方向のアニオン組成を明らかにするため、サンプルの断面SEM/EDS観察を行い、シート内部のすべてのアニオンが交換されていることを明らかにした。（Fig. 2, Communications Chemistry誌に掲載、Feature Imageに選出）

・TEMおよびSTEM/EDS測定
　配位ナノシートとカーボンナノチューブの複合材料を合成し、その構造のSTEM観察を行った。その結果、両者がよく混合され、配位ナノシート微粒子がカーボンナノチューブに担持されていることを明らかにした。（Fig. 3, 日本化学会第105春季年会にて発表）

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 PdDIのXPS

Fig.2 ビス（テルピリジン）錯体シートのSEM/EDSマッピングおよびスペクトル

Fig.3 配位ナノシート―カーボンナノチューブ複合材料のSTEM像

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)

1. Kenji Takada, Modulation between capacitor and conductor for a redox-active 2D bis(terpyridine)cobalt(II) nanosheet via anion-exchange, Communications Chemistry, 7, (2024).
   DOI: 10.1038/s42004-024-01274-4
   
2. Hiroaki Maeda, Synthesis of Bis(diimino)palladium Nanosheets as Highly Active Electrocatalysts for Hydrogen Evolution, Chemistry – A European Journal, 31, (2024).
   DOI: 10.1002/chem.202403082
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. "トリプチセン骨格を有する配位ナノシートの化学抵抗センシング特性" 前田 啓明, 須藤 裕太, 髙田 健司, 福居 直哉, 西原 寛 日本化学会第105春季年会, 関西大学　千里山キャンパス, 2025年3月28日, 発表番号[B]A501-3vn-07.
2. "ピリジンコアを有する二次元ビス（テルピリジン）金属(II)高分子の界面合成" 髙田 健司, 西原 寛 日本化学会第105春季年会, 関西大学　千里山キャンパス, 2025年3月26日, 発表番号[B]A501-1am-06.
3. "Coordination Nanosheets - Electro-functional 2D Polymers of Metal Complexes" Hiroshi Nishihara PRiME2024, Hawaii Convention Center, October 7, 2024.
4. "逐次反応により異種金属を導入した配位ナノシートの合成と機能" 伊藤 実祐, 福居 直哉, 髙田 健司, 前田 啓明, 西原 寛 第73回高分子討論会, 新潟大学　五十嵐キャンパス, 2024年9月25日, 発表番号1Pc051.
5. "二次元ビス（テルピリジン）銅(II)高分子薄膜の界面合成と電子機能" 髙田 健司, 米田 丈, 西原 寛 第73回高分子討論会, 新潟大学　五十嵐キャンパス, 2024年9月25日, 発表番号1Pd050.
6. "逐次反応によるヘテロ金属配位ナノシートの合成と導入された金属種の違いが物性に与える影響" 伊藤 実祐, 福居 直哉, 髙田 健司, 前田 啓明, 西原 寛 錯体化学会第74回討論会, 岐阜大学, 2024年9月18日, 発表番号1PA-70..
7. "Synthesis of heterometallic coordination nanosheet from colloidal platinadithiolene nanosheet coordinating to various metal ions" Naoya Fukui, Marie Suzuki, Katsuya Mizuno, Kenji Takada, Hiroaki Maeda, Hiroshi Nishihara 錯体化学会第74回討論会, 岐阜大学, 2024年9月18日, 発表番号1PA-23.
8. "Interfacial synthesis and electronic functions of bis(terpyridine)copper(II) nanosheet" Kenji Takada, Joe Komeda, Hiroaki Maeda, Naoya Fukui, Sono Sasaki, Hiroyasu Masunaga, Hiroshi Nishihara 錯体化学会第74回討論会, 岐阜大学, 2024年9月18日, 発表番号1PA-18.
9. "Synthesis of bis(diimino)palladium nanosheets as highly efficient electrocatalyst for hydrogen evolution reaction" Hiroaki Maeda, Eunice, Jia Han Phua, Yuta Sudo, Sayoko Nagashima, Wentai Chen, Mayumi Fujino, Kenji Takada, Naoya Fukui, Hiroyasu Masunaga, Sono Sasaki, Kazuhito Tsukagoshi, Hiroshi Nishihara 錯体化学会第74回討論会, 岐阜大学, 2024年9月18日, 発表番号1Fc-07.
10. "配位ナノシート －電子機能性二次元高分子錯体" 西原 寛 公益社団法人日本セラミックス協会　第37回秋季シンポジウム, 名古屋大学, 2024年9月11日, 発表番号2K07.
11. "Highly selective anion-exchange of a two-dimensional bis(terpyridine)cobalt(II) polymer" 高田 健司, 西原 寛 第73回高分子学会年次大会, 仙台国際センター, 2024年6月5日, 発表番号11J06.
12. "Porous and non-porous Ni-BHT coordination nanosheet observed by scanning tunneling microscopy" Naoya Fukui The 1st RIST International Symposium "Chemistry and Physics of Coordination Nanosheet", Morito Memorial Hall, Tokyo University of Science, May 20, 2024.
13. "Oriented Synthesis of Bis(diimino)metal Coordination Nanosheets on Gold Electrodes by Electrochemical Oxidation Method" Hiroaki Maeda The 1st RIST International Symposium "Chemistry and Physics of Coordination Nanosheet", Morito Memorial Hall, Tokyo University of Science, May 20, 2024.
14. "Functionalization of Coordination Nanosheets by Post-synthetic Modification" Kenji Takada The 1st RIST International Symposium "Chemistry and Physics of Coordination Nanosheet", Morito Memorial Hall, Tokyo University of Science, May 20, 2024.

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