配位子設計で金ナノクラスター触媒の常識を覆す

―低温で活性化する高性能触媒の開発に成功―

2026年7月10日 11:00

研究者情報

〇多元物質科学研究所　教授　根岸雄一
研究室ウェブサイト

発表のポイント

原子精度で構造を制御した金-白金ナノクラスター（Au₂₄Pt）に対し、ジチオレート架橋配位子^（注1）を導入する新しい配位子設計手法を開発しました。
従来は「高い安定性」と「高い触媒活性」の両立が困難でしたが、本研究では両者を同時に実現することに成功しました。
開発したAu₂₄Ptナノクラスターは、比較的低温で配位子が脱離するため、活性金属表面を効率よく露出でき、一酸化炭素（CO）酸化反応において従来材料より優れた触媒性能を示しました。
本成果は、金属ナノクラスター^（注2）触媒の高活性化に向けた新しい材料設計指針を提供するものであり、環境浄化触媒やエネルギー変換触媒への応用が期待されます。

発表概要

金ナノクラスターは、原子レベルで構造を精密制御できる次世代触媒材料として注目されています。しかし、多くの金ナノクラスターでは保護配位子^（注3）が表面を完全に覆っているため、触媒反応に必要な活性金属サイトが露出せず、十分な触媒性能を発揮できないという課題がありました。
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、同大学院理学研究科の中谷利毅大学院生、東京都立大学理学研究科化学専攻の山添誠司教授らによる研究グループは、東京理科大学、一般財団法人ファインセラミックスセンターと共同で、弱く結合した配位子とジチオレート架橋配位子を組み合わせた新しいAu₂₄Ptナノクラスターを開発しました。
このナノクラスターでは、クラスター全体の安定性を維持しながら、従来よりも低温で配位子を除去することが可能となり、高活性な触媒表面を効率的に形成できます。その結果、一酸化炭素酸化反応において従来型Au₂₄Ptナノクラスターを大きく上回る触媒性能を達成しました。
本研究成果は、金属ナノクラスター触媒の活性を「金属核構造」だけでなく「配位子構造」の設計によって制御できることを示した重要な成果です。
本成果は、2026年6月29日付で、米国化学会誌 Nano Letters に掲載されました。



図1. (A) [Au₂₄Pt(PET)₁₈]⁰及び(B) [Au₂₄Pt(TBBT)₁₂(TDT)₃]⁰の (a) 全体構造、(b) コア構造、(c) ステープル構造。

用語解説

注1. ジチオレート架橋配位子：二つの硫黄原子を有する配位子。複数の金属原子や保護構造を橋渡しすることができ、金属ナノクラスターの構造安定化に利用される。
注2. 金属ナノクラスター：数個から100個程度の金属原子が集まって形成されるナノメートルサイズの粒子。原子数や構造を精密に制御できるため、触媒や電子材料として注目されている。
注3. 保護配位子：金属ナノクラスター表面に結合し、凝集や分解を防ぐ有機分子。クラスターの安定化に重要な役割を果たす一方で、触媒反応に必要な金属表面を覆うため、活性を低下させる場合がある。

論文情報

タイトル：Ligand Engineering of Dithiolate-Protected Au24Pt Nanoclusters for Improved Thermocatalytic Activity
著者：中谷利毅,1,† 川脇徳久,1,2,†,* 吉川咲良,1,2,† Chaoqi Chen,1 鈴木太士,3 吉川聡一,3 穴田智史,4 山添誠司,3,* 根岸雄一1,2,*（1. 東北大学多元物質科学研究所、2. 東京理科大学カーボンバリュー研究拠点、3. 東京都立大学、4. 一般財団法人ファインセラミックスセンター）
*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
東京都立大学 理学研究科化学専攻 教授　山添誠司
掲載誌： Nano Letters
DOI：10.1021/acs.nanolett.6c01977

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

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東北大学多元物質科学研究所
教授　根岸雄一
TEL: 022-217-5604
Email: yuichi.negishi.a8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
東北大学多元物質科学研究所
准教授　川脇徳久
TEL: 022-217-5606
Email: tokuhisa.kawawaki.d8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学多元物質科学研究所 広報情報室
TEL: 022-217-5198
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