炭素中心金(I)イオンクラスターの不斉合金化法の開発に成功! ~赤色から近赤外領域の光を発するキラル合金クラスター:光機能材料への応用に期待~

2026-06-05 東京理科大学,分子科学研究所,総合研究大学院大学,科学技術振興機構

東京理科大学、分子科学研究所、総合研究大学院大学らの共同研究チームは、炭素中心金(I)イオンクラスターに銀(I)イオンを導入しながら金(I)イオンを単原子レベルで除去する「不斉合金化法」を開発し、光学的に純粋なキラル金‐銀合金クラスターの合成に成功した。研究では、炭素中心6核金(I)イオンクラスター(CAuI6)に銀塩を加えることで、金(I)-銀(I)合金クラスター(CAuI4AgI6)のラセミ体を形成し、さらにホモキラルなカルボン酸を利用することで高選択的なホモキラル合金クラスターを得た。構造解析の結果、金・銀イオンが非対称に配置された双四角錐反柱構造を形成し、炭素中心キラリティーが発現することが判明した。得られたクラスターは赤色から近赤外領域で長寿命のリン光発光を示し、近赤外発光では34%という高い量子収率を達成した。また、円二色性や円偏光発光といったキラル光学特性も確認された。本成果は、単原子レベルで金属組成とキラリティーを制御する新たな合成手法を示すものであり、キラル発光ナノ材料や次世代光機能材料への応用が期待される。

炭素中心金(I)イオンクラスターの不斉合金化法の開発に成功! ~赤色から近赤外領域の光を発するキラル合金クラスター:光機能材料への応用に期待~
図1:銀(I)イオン導入および金(I)イオンのエッチングによる単原子レベルの不斉合金化

<関連情報>

赤色から近赤外のフォトルミネッセンスを示す、炭素原子にキラルなCAu I 4 Ag I 6多面体の異種金属イオンクラスターの非対称合金化 Asymmetric alloying for heterogeneous metal-ion clusters of chiral-at-carbon CAuI4AgI6 polyhedra exhibiting red to near-infrared photoluminescence

Xiao-Li Pei,Pei Zhao,Wen-Ting Liu,Hitoshi Ube,Zhen Lei,Masahiro Ehara & Mitsuhiko Shionoya
Nature Communications  Published:05 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-72787-w

Abstract

Well-defined subnano-sized metal clusters are highly susceptible to changes in the type, number and arrangement of the metals. Precise alloying and stereocontrol of metal clusters at the atomic level are therefore expected to elucidate unexplored structures and functions. Here, we report an asymmetric alloying method by adding silver trifluoroacetate to a highly symmetric C-centered hexagold(I) cluster protected by triphenylphosphine, and provide detailed descriptions of the structure and propertied of the resulting chiral-at-carbon hexasilver(I)-alloyed tetragoldmethane, CAuI4AgI6, in a bicapped square antiprism. Theoretical calculations reveal the bonding natures of C–AuI bonds and C···AgI interactions. By using homochiral carboxylate ligands, asymmetric induction to (R,Ʌ)- or (S,∆)-CAuI4AgI6 species is quantitatively achieved, each of which exhibits red to near-infrared phosphorescence and distinct chiroptical activity. This asymmetric silver(I)-alloying involves etching of gold(I) ions from the hexagold(I) cluster, which will further lead to the development of heterometal ion clusters as chiral luminescent materials.

0501セラミックス及び無機化学製品
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