【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.16】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT0007
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
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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
集束イオンビーム/Focused ion beam,X線回折/X-ray diffraction,電子分光,ナノシート/ Nanosheet,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control
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)
TAKADA KENJI
所属名 / Affiliation
東京理科大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
長島佐代子,前田啓明,福居直哉,伊藤実祐,須藤裕太
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
森田真理
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-301：多機能走査型X線光電子分光分析装置(XPS)
UT-202：高輝度In-plane型X線回折装置
UT-152：CADデータ連動3次元機能融合デバイス評価用前処理システム
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X線回折法を用いた結晶構造解析を、東京大学の設備を利用して行った。また、断面構造や元素分布を解明するためのFIB加工を行った。
実験 / Experimental
・XPS測定 Si基板上の配位ナノシート試料のXPS測定をX線光電子分光装置 VersaProbe 5000を用いて行った。
・In-plane XRD測定 Si基板上の配位ナノシート試料のin-plane XRD測定をX線回折装置 SmartLab(9kW)を用いて行った。
・FIB加工
Si基板上の配位ナノシート試料を収束イオンビーム加工装置XVision
200TBで薄片化を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
・X線光電子分光およびX線回折測定
作製した配位ナノシートサンプルをSi基板にのせ、X線光電子分光装置VersaProbeを用いてXPS測定を行った。一例として、ヘキサヒドロキシトリフェニレン配位子を用いて作製した配位ナノシートCuHHTPのXPSをFig. 1aに示す。Cu 2p, O 1s, C 1sのピークのみが検出されており、そのピーク位置は既報のものに一致していた。また、In-plane方向のX線回折測定結果では、作製したCuHHTPが結晶性を持っていることが明らかとなり、既報との合致から二次元構造を有していることが明らかとなった。以上のように、合成したナノシートの同定を行い、のちに研究室にて物性測定を行っている。
・FIB加工
配位ナノシートの積層方向の構造を解明するための断面TEM観察に用いる試料の作製を、FIB加工装置を用いて行った（技術代行にて実施）。Fig. 2のSEM像に示すようにサンプルの加工に成功し、のちにTEMおよびSTEM/EDS測定により積層方向の元素マッピングを行った。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 (a) CuHHTPのXPS。(b) CuHHTPのin-plane X線回折測定結果。
Fig.2 FIB加工された配位ナノシートサンプルのSEM像。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・本研究は、JSPS科研費 特別推進研究（19H05460）、基盤研究C (22K05055)
および若手研究 (22K14569) の支援を受けて実施されました。
・積層構造解析のためのFIB装置による断面加工につきましては、森田真理様（東京大学）に技術代行いただきました。
・FIB加工サンプルのTEM観察につきましては、東京理科大学研究推進機構研究機器センターのTEM装置を用いて観察を行いました。
この場をお借りしてお礼申し上げます。
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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Hiroaki Maeda, Conductive coordination nanosheets: Sailing to electronics, energy storage, and catalysis, Coordination Chemistry Reviews, 470, 214693(2022).
DOI: 10.1016/j.ccr.2022.214693
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 福居直哉, 遠藤友, 伊藤実祐, 髙田健司, 西原 寛, “配位ナノシートのアルキル終端によるサイズ制御” 日本化学会第103春季年会, 令和5年3月23日．
- 髙田健司, 西原 寛, “アニオン交換による二次元ビス（テルピリジン）配位高分子の電場応答性制御” 日本化学会第103春季年会, 令和5年3月22日．
- 前田啓明, 藤野真弓, 長島佐代子, 西原 寛, “配位ナノシートの電気化学的合成と電極触媒特性評価” 日本化学会第103春季年会, 令和5年3月22日．
- Hiroaki Maeda, “Interfacial Synthesis of Functional Bis(diimino)metal Nanosheets” 2023 JSPS-EPSRC workshop on coordination nanosheets, 令和5年3月9日.
- Kenji Takada, “Functionality of Non-Planar Coordination Nanosheets Based-on Bis(terpyridine)metal(II) Complexes” 2023 JSPS-EPSRC workshop on coordination nanosheets, 令和5年3月8日.
- Choon Meng Tan, “Rectifying Lateral Heterojunction by Post-synthetic Modification of Coordination Nanosheet” 2023 JSPS-EPSRC workshop on coordination nanosheets, 令和5年3月8日.
- Naoya Fukui, “The Smallest Fraction of Coordination Nanosheet Visualised by Scanning Tunnelling Microscopy under Ultrahigh Vacuum” 2023 JSPS-EPSRC workshop on coordination nanosheets, 令和5年3月8日.
- Naoya Fukui, Yu Endo, Miyu Ito, Kenji Takada, Hiroaki Maeda, Sayoko Nagashima, Hiroshi Nishihara, “The smallest fraction of coordination nanosheet visualized by scanning tunneling microscopy under ultrahigh vacuum” 錯体化学会第72回討論会, 令和4年9月27日.
- Kenji Takada, Takahiro Yamane, Choon Meng Tan, Naoya Fukui, Hiroaki Maeda, Hiroshi Nishihara, “Transmetallation Reaction in a Manganese Dithiolene Coordination Nanosheet” 錯体化学会第72回討論会, 令和4年9月27日.
- Hiroaki Maeda, Kenji Takada, Naoya Fukui, Junzo Ukai, Nobutaka Honma, Sono Sasaki, Kenichi Kato, Hiroshi Nishihara, “Liquid-Liquid Interfacial Synthesis of Metal-Hexaaminobenzene Coordination Nanosheets for Tuning of Their Structures and Functions” 錯体化学会第72回討論会, 令和4年9月27日.
- Sayoko Nagashima, Mayumi Fujino, Eunice J. H. Phua, Hiroaki Maeda, Hiroshi Nishihara, “Chemical and Electrochemical Synthesis of Bis(diimino)palladium Nanosheet as Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction” 錯体化学会第72回討論会, 令和4年9月26日.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：2件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件