ニュース - 速報・レビュー(ニュース速報) -

作ったぞ、優れた水素吸蔵特性の新物質

掲載日:2014年9月9日

分子が自発的に集まる自己組織化を利用して極めて容易に、2つの分子が1次元で連なった新物質の1次元2量体の合成に、大阪大学大学院理学研究科の高見剛(たかみ つよし)助教と分析機器測定室の川村和司(かわむら かずし)技術職員が成功した。この新物質は室温で極めて優れた水素吸蔵特性を発揮する。既存の単純な物理吸着や化学吸着とは異なる吸蔵方式の可能性があり、将来の水素社会の礎となる水素吸蔵の効率化に新しい道を開く発見として注目される。9月4日付の米科学誌APL Materialsオンライン版で発表した。

研究グループは、ギ酸銅・4水和物の粉末を固体の単結晶にして、弱塩基性のピリジンの有機溶液に加えて反応させた。熱や圧力を加えずに分子の自己組織化で反応が進んで、2つの分子が連なって細い針状の構造を形成する1次元2量体が合成された。この研究はもともと、新しい超伝導体を探索するために行われた。新物質は、当初狙った超伝導ではなく、偶然の産物だった。しかし、1次元構造に穴がいっぱい開いている興味深い構造だったため、水素吸蔵の特性を調べた。

その結果、室温で2.5~3.0%(重量)の水素を吸蔵できる特性があった。この数値は、既存の金属有機構造体の中で最大の室温吸蔵量(2.5%前後)を上回るほどだった。1次元という新物質の特性を反映して、水素の吸蔵や放出が速く、応用の利点が多いことも確かめた。新物質は、水素を1次元空間に捕獲するため、室温でこうした優れた水素吸蔵特性を発揮するとみられている。製法に関して特許も出願した。

研究グループの高見剛さんは「新しい1次元2量体で、水素を効率よく吸蔵、放出できる道が開ければ、水素を利用した燃料電池の可能性は広がる。新物質の発見はその改良の出発点となりうる。単結晶を粉末にすれば、表面積が増えて、水素吸蔵特性はもっと上がる。この1次元の新物質は自然界にない構造なので、応用面だけでなく、固体物理の新分野を開く可能性がある」と話している。

自己組織化を経て得られる1次元2量体の合成。化学式は(a)ギ酸銅・4水和物Cu(HCO2)2・4H2O、(b)ピリジンC5H5N、(c)合成された1次元2量体C12H12CuN2O4、(d)その単結晶写真。C、O、Cu、N、Hはそれぞれ緑、オレンジ、青、黄、ピンクで示す。(a)中の水分子は省略し、(c)では2量体が破線で囲まれている。
図. 自己組織化を経て得られる1次元2量体の合成。化学式は(a) ギ酸銅・4水和物Cu(HCO2)2・4H2O、 (b) ピリジンC5H5N、 (c)合成された1次元2量体C12H12CuN2O4、(d)その単結晶写真。C、 O、 Cu、 N、 Hはそれぞれ緑、オレンジ、青、黄、ピンクで示す。(a)中の水分子は省略し、(c)では2量体が破線で囲まれている。
(提供:大阪大学)
ページトップへ