金属ナノクラスター（metal nanoclusters）は分子と金属の間にあるナノスケールの材料で、特に原子構造と物理特性の関係を理解する上で重要な役割を果たしています。近年、有機配体で保護された金属ナノクラスターは、その精密な原子構造、魅力的な幾何学的特徴、そして潜在的な応用可能性から、研究者たちの関心を集めています。特にフラーレン様のトポロジーを持つ多層構造の金属ナノクラスターは、その高い対称性と安定性から研究の焦点となっています。しかし、非炭素元素で構成されるフラーレン構造は、安定性の問題から合成が難しく、関連する研究の進展は遅れていました。 本研究はこの課題に取り組み、新たな銀銅ナノクラスター Ag135Cu60 の合成を通じて、その構造と光学特性を探求し、ナノサイエンスと材料科学...

学術的背景 地球温暖化の進行と大気汚染問題の深刻化に伴い、交通分野における二酸化炭素排出量と汚染物質排出量の削減が、各国政府や研究機関の注目を集めています。米国の貨物輸送の主役である大型トラック（Class 8）は、特に微粒子状物質（PM2.5）や窒素酸化物（NOx）といったディーゼル排気ガスを大量に排出しており、これが気候変動を加速させるだけでなく、公衆衛生、特に社会的弱者コミュニティや少数派民族グループに不均衡な影響を与えています。電化はトラックの排気ガス削減の有効な手段とされていますが、電力網への依存により、発電施設からの汚染物質排出が増加し、汚染の負担が移転する可能性があります。したがって、トラックの電化が大気汚染の差異、特に社会的弱者コミュニティや少数派民族グループに与える影響を評...

風食（wind erosion）およびそれに伴う塵埃問題は、環境と人間社会に深刻な影響を及ぼしています。1990年代以降、気候変動や社会経済条件が著しく変化しているにもかかわらず、米国では風食の経済的コストを包括的に評価していませんでした。近年、気候温暖化、干ばつの深刻化、再生可能エネルギーの広範な使用に伴い、風食およびそれに伴う塵埃問題はさらに顕著になっています。例えば、塵埃活動の増加や谷熱（Valley Fever）感染症の急増などの問題は、風食の経済的コストを再評価する緊急性を浮き彫りにしています。風食は農業、交通、エネルギーなどの経済部門に直接的な損失をもたらすだけでなく、人間の健康や生態系サービスに影響を及ぼすことで間接的に社会負担を増加させています。したがって、本研究は既存の研究...

世界のエネルギー効率と環境持続可能性への関心が高まる中、発光ダイオード（LED）技術は照明やディスプレイ分野の主流選択肢となっています。しかし、従来のLED技術がエネルギー効率と性能において顕著な進歩を遂げている一方で、その製造過程における希少材料への依存や環境への影響は無視できない問題です。近年、ペロブスカイト発光ダイオード（PeLEDs）は、軽量設計、柔軟性、広色域などの利点から、次世代照明およびディスプレイ技術の有力候補として注目を集めています。しかし、PeLEDsが技術的に急速に進歩しているにもかかわらず、その環境的および経済的影響に関する包括的な評価は依然として不足しており、これが将来の商業化にとって重要な課題となっています。 本研究は、ライフサイクルの観点から18種類の代表的なP...

炭素窒化物（Carbon Nitride, CN）は、2次元n型半導体材料として、その優れた光触媒活性と安定性から、光駆動エネルギー変換や環境応用において大きな可能性を示しています。しかし、CNが光触媒分野で優れた性能を示す一方で、光電子デバイス、特にシリコン（Si）ベースの光電子デバイスへの応用は制限されてきました。その主な理由は、高品質で均一かつ加工可能なCN薄膜を大規模に合成する方法が不足していることです。既存の合成方法、例えばナノシート分散コーティング、液-固界面合成、高温アニーリングなどは、ある程度CN薄膜の作成を実現していますが、ウェハーレベルの均一性、表面粗さ、およびシリコンとの界面結合強度において依然として課題を抱えています。これらの問題により、CNとシリコンの異種界面に多く...

薬化学の分野において、分子構造の多様化は新薬発見の重要なステップです。しかし、既存の触媒法は複雑な薬物分子を扱う際にしばしば課題に直面します。なぜなら、これらの分子は通常、単純な基質よりも複雑性が高いためです。特に、炭素-ヘテロ原子（C–X）結合の形成は、薬物分子の後期機能化において重要な手段ですが、従来の触媒法は反応範囲と基質適用性に限界があります。そのため、複雑な薬物分子に広く適用可能な、汎用的なC–X結合形成戦略の開発が重要です。 近年、ニッケル触媒反応はその低コストと独特な酸化還元活性により注目を集めています。パラジウムと比較して、ニッケルは単電子酸化還元イベントを通じて高価数ニッケル中間体（例：Ni(III)）を生成し、C–X結合を形成することができます。しかし、既存のニッケル触媒...

Borromean環（Borromean link）は、3つの独立したが互いに絡み合った環からなるトポロジー構造で、いずれかの環を切断すると他の2つの環が完全に分離するという特徴を持っています。この構造は美学的重要性だけでなく、分子トポロジーや超分子化学においても重要な研究意義を持っています。従来のBorromean環は通常、3つの同一のマクロ環から構成されますが、三量体金属ケージ（trimeric metallocages）に基づくBorromean環は比較的稀です。近年、超分子化学や配位化学の発展に伴い、研究者たちはボトムアップの合成戦略を用いてより複雑な分子トポロジー構造、特に金属ケージに基づくBorromean環を構築する方法を探求し始めています。 しかし、既存の研究は主に二量体金属...

シクロヘキサノンオキシム（cyclohexanone oxime）はナイロン-6製造の重要な中間体であり、2024年までに世界のナイロン-6の年間生産量は890万トンに達すると予測されており、シクロヘキサノンオキシムの需要も増加しています。従来のシクロヘキサノンオキシム合成方法は主にヒドロキシルアミン（NH2OH）とシクロヘキサノンの反応に依存していますが、この方法にはヒドロキシルアミンの爆発性、腐食性酸の使用、低価値の副産物である硫酸アンモニウムの生成など多くの問題があります。さらに、別の工業的な方法として過酸化水素（H2O2）を用いたシクロヘキサノンのアンモ酸化反応がありますが、このプロセスもH2O2の高コストと低安定性の問題に直面しています。したがって、持続可能で効率的なシクロヘキサノ...

学術的背景 遷移金属クラスター（transition metal clusters）は、その独特な構造と電子特性により、化学研究のホットトピックとなっています。クロム（Cr）は遷移金属の一つであり、特にそのクラスターは興味深いCr-Cr結合相互作用と多様な構造配列を示すため、注目を集めています。しかし、金属コアとリガンドの正確なマッチングが難しいため、多核Crₙ（n > 3）クラスターの合成は依然として挑戦的です。特に、平面Crₙ構造（n > 3）の実験的合成はこれまで実現されていませんでした。この空白を埋めるため、研究チームはZintlイオン合成ルートを用いて、Cr₅クラスターを分離・特性評価し、その芳香族性（aromaticity）がクラスターの安定性に重要な役割を果たすことを明らかにし...

酵素触媒反応において、近接効果（proximity effect）は一般的な現象であり、2つ以上の分子を近づけることで反応を引き起こします。この効果を実現するためには、活性中心に複数の結合部位が必要であり、反応前に反応物を事前に組織化（preorganization）することが求められます。この効果は酵素触媒で広く研究されていますが、主族元素化合物での応用はほとんど報告されていません。本研究は、この概念を主族化合物で実現することを目指し、特に三価アンチモン二価カチオン（[tpme2sb]2+）の合成と特性評価を通じて、その触媒反応における可能性を探求しました。 論文の出典 この論文は、Deepti Sharma、Annabel Benny、Alex P. Andrews、Thayalan R...