分子性ポーラス配位空間で安定化された水ナノクラスターの構造とダイナミクス

分子多孔配位空间稳定水纳米团簇的结构和动力学

基本信息

批准号：
17036058
负责人：
田所誠
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

私たちは分子で作られたナノポーラス結晶の中に水分子を閉じこめて、ナノサイズの3層構造をもつ水クラスターチューブを構築した。このクラスターチューブは〜-1.6nmの直径をもつ空孔に閉じこめられているため、中心付近の水分子が水-氷に関係する転移挙動(Fig.3)を明らかにしつつある。生体分子と水分子との相互作用は理論科学を中心に発展したきたが、このような分子結晶の水素結合骨格に捉えられた3層系の水クラスターは、生体分子の水との関わり合いを研究する上で、過冷却や構造水などの重要なモデルを提供することができる。我々が現在まで得ている結果は、このクラスターの水-氷転移に関係する一次転移が-40℃付近で起こる。0〜-40℃までの間で重水置換結晶に関する固体の^2H-NMR測定の結果、この過冷却領域で分子レベルまで空孔が狭められたことによる連続的な相変化が観測され、単純な理論でのフィッテングできる動きを持つことが判明した。さらに、低温での熱測定による結果は、完全に氷化するのに-120℃であることが判り、その固化の仕方は転移ではなく不整合であった。また、-220℃付近ではプロトンのオーダーと思われる弱い発熱ピークが観測された。さらに、一次転移温度以下でのX線結晶構造解析と比較した結果(Fig.2)、-120℃の固化温度では、恐らく、氷の二配位の水素結合構造でディスオーダーしている特殊な水分子部分が局在化するものと考えている。この研究では、過冷却部分と一次相転移温度以下-150℃でのX線結晶構造解析を行おうとしている。また、茨城大学の新村先生との共同研究によって、中性子線を用いた実験を行い、プロトン情報に関係するデータの収集を行っている最中である。また、このような相転移挙動を持つ新しい分子性ナノポーラス結晶を見出すことに成功した。この結晶についても水分子の構造学的な転移挙動を明らかにすると共に、水分子クラスターのもつ、プロトン移動度の構造活性相関を研究していきたいと考えている。

我们将水分子限制在由分子制成的纳米多孔晶体中，以构建具有纳米尺寸三层结构的水簇管。由于该簇管仅限于直径约为-1.6 nm的空隙，因此中心附近的水分子开始揭示与水冰有关的转移行为（图3）。生物分子与水分子之间的相互作用主要是在理论科学中发展的，但是分子晶体的氢键框架捕获的三层水簇可以提供重要模型，例如研究生物分子和水之间的关系中的过冷和结构性水。迄今为止，我们必须的结果是，与该簇的水玻璃转移相关的一级转移发生在-40°C左右。 ^2H-NMR测量在0到-40°C之间的重水溶解晶体上的固体测量结果表明，在该超冷区域中孔隙向分子水平变窄引起的连续相变化，发现它们具有简单的拟合理论。此外，低温下的热测量结果表明，完全冰形成的温度为-120°C，固化方法不一致，而不是过渡。此外，在-220°C左右观察到弱热峰，这似乎是质子的顺序。此外，当比较低于初级过渡温度的X射线晶体结构分析时（图2），我们认为，在-120°C的固化温度下，冰的氢键结构无序无序的特殊水分子部分可能会定位。这项研究试图在超冷的部分和初级过渡温度以下的-150°C下进行X射线晶体结构分析。此外，我们与伊巴拉基大学的尼穆拉（Niimura）教授合作，我们目前正在使用中子束进行实验，以收集与质子信息有关的数据。此外，我们成功地找到了具有这种相变行为的新分子纳米孔晶体。对于这种晶体，我们想阐明水分子的结构过渡行为，并研究水分子簇所拥有的质子迁移率的结构活性关系。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

One-Dimensional Void-Space Arrays Constructed from Coordination Polymer with Bowl-Like Frameworks of Cavitands

由具有碗状空配体框架的配位聚合物构建的一维空隙空间阵列

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Chem.Commun
影响因子：
0
作者：
M.Tadokoro;S.U-.Mizugaki;K.Isobe;M.Kozaki;K.Okada
通讯作者：
K.Okada

Pressure Effect on a Conductive Coordination Compound [Cu (TANC)](F)_<0.5> with New Radical Frameworks

压力对具有新自由基框架的导电配位化合物 [Cu (TANC)](F)_<0.5> 的影响

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
J.Phys.Soc.Jpn 75
影响因子：
0
作者：
S.Yasuzuka;K.Murata;H.Yoshino;T.Fujimoto;M.Shimotori;M.Nakamura;M.Tadokoro
通讯作者：
M.Tadokoro

Structures and Phase Transition of Muiti・layered Water Nanotube Confined to Nanochannel

纳米通道内多层水纳米管的结构与相变

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Chem.Commun
影响因子：
0
作者：
M.Tadokoro;S.Fukui;T.Kitajima;Y.Nagao;S.Ishimaru;H.Kitagawa;K.Isobe;K.Nakasuji
通讯作者：
K.Nakasuji

Raphide Crystal Structure in Agave Tequilana Determined by X-ray Originating from Synchrotron Radiation

同步辐射 X 射线测定龙舌兰龙舌兰中的针晶结构

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Chem.Lett 34
影响因子：
0
作者：
M.Tadokoro;Y.Ozawa;M.Mitsumi;K.Toriumi;T.Ogura
通讯作者：
T.Ogura

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