2025年 | プレスリリース・研究成果

【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所 教授　根岸雄一
多元物質科学研究所 准教授　川脇徳久
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 原子レベルの緻密な設計により、特異な電子構造を有する粒径約1 nmの超微細な金属ナノ粒子（ナノクラスター^（注１））の精密合成に成功しました。
• 得られた新規ナノクラスターは、一般に不安定とされる電子構造を持ちながらも、電気化学的二酸化炭素（CO₂）還元^（注２）触媒として高い構造安定性を示すことが明らかになりました。
• 原子レベルでの幾何構造と電子構造の精密制御により、高い活性と高い耐久性を両立する触媒の開発が可能となり、脱炭素社会の実現に貢献することが期待されます。

【概要】

カーボンニュートラル社会の実現に向け、再生可能エネルギーを利用してCO₂を有用な有機化合物に変換する「電気化学的CO₂還元反応（CO₂RR）」は、非常に注目されている技術です。この反応の高効率化と生成物の選択率^（注３）制御には、優れた電極触媒の開発が不可欠です。

東北大学多元物質科学研究所の根岸雄一教授、川脇徳久准教授、Sourav Biswas助教、同大学院理学研究科の神山真帆 大学院生、東京理科大学大学院理学研究科修士課程の新行内大和 大学院生（研究当時）、尾上雅季 氏、米国ヴァンダービルト大学のDe-en Jiang教授らの共同研究グループは、粒径約1 nmの極微細な銅（Cu）ナノクラスター（NC）「Cu₂₃NC」の精密合成に成功しました。

このナノクラスターは、これまで触媒構造を不安定化させると考えられていた0価のCuを含みながらも、独自の構造設計によって高い安定性を確保しており、CO₂還元反応において優れた触媒性能を発揮することが明らかになりました。

本研究成果は、2025年6月26日（米国時間）公開の米国化学会誌Journal of the American Chemical Societyに掲載されました。

【用語解説】

注1. ナノクラスター：特異な電子構造を有する粒径約1 nmの超微細な金属ナノ粒子。

注2. 電気化学的二酸化炭素（CO₂）還元：電気分解反応によって CO₂（二酸化炭素） を分解し、酸化物から酸素を減らすことで、有用な物質へと変換する反応。

注3. 選択率：生成物の中から、目的物が得られた割合。電気化学反応にお けるファラデー効率。

【論文情報】

タイトル：Atomically Precise [Cu₂₃H₄(SC₇H₇)₁₈(PPh₃)₆] Nanocluster: Structural Integration of Johnson Solids through a Cu(0) Center and Electrocatalytic Functionality
著者：Sourav Biswas¹、新行内大和^2,、神山真帆¹、尾上雅季²、Haohong Song³、Bo Li ⁴、Song Wang ⁵、川脇徳久^1*、De-en Jiang^4*、根岸雄一^1*（1. 東北大学多元物質科学研究所、2. 東京理科大学理学研究科、3. Interdisciplinary Materials Science, Vanderbilt University、4. Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Vanderbilt University、5. Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, School of Chemistry and Materials Science, University of Science and Technology of China）
*責任著者：東北大学多元物質科学研究所 教授　根岸雄一
東北大学多元物質科学研究所 准教授　川脇徳久
Vanderbilt University Prof. De-en Jiang
掲載誌： Journal of the American Chemical Society
DOI：10.1021/jacs.5c05665

詳細（プレスリリース本文）

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東北大学多元物質科学研究所
教授　根岸雄一
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Email: yuichi.negishi.a8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

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