北川宏 理学研究科教授、大坪主弥 同助教、坂井田俊 同博士後期課程学生および坂田修身 物質?材料研究機構高輝度放射光ステーション長、高田昌樹 理化学研究所グループディレクターらの研究グループは、ナノメートルサイズの薄膜化により分子の吸着機能を発現する多孔性配位高分子を発見しました。
本研究成果は、英国科学誌「Nature Chemistry」のオンライン版に2016年3月7日16時（英国ロンドン時間）に掲載されました。
研究者からのコメント
左から北川教授、大坪助教
今回の研究では、通常の大きな结晶（バルク）状态では分子を全く吸わない多孔性金属错体（惭翱贵）が、非常に薄いナノメートルサイズの结晶性薄膜になると分子を吸うようになることを発见しました。分子を取り込み、放出する际に薄膜があたかもゲートを开闭するように动いていることを大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-8での齿线回折実験からクリアに确认することが出来ました。この発见は、惭翱贵の结晶サイズの変化が物性に剧的な変化をもたらし得ることを示しており、これまで実用性が无いと思われていた惭翱贵でもサイズ次第で有用になる可能性がありますし、膜の厚みを自在にコントロール出来る薄膜合成の长所を生かすことで、将来的にセンサー材料やガス分离膜等への応用につながることが期待できます。
概要
活性炭やゼオライトに代表されるような吸着材は、分子を取り込み吸着する机能を持つ物质であり、物质内部に多数の小さな穴（细孔）を有することから「多孔性材料」と呼ばれています。最近では、活性炭やゼオライトに比べて高いガス选択吸着性を示す「多孔性金属错体（惭翱贵）」が高効率分离?浓缩机能を有する多孔性物质として注目され、活性炭やゼオライトに次ぐ新しい多孔性材料として世界中で积极的に研究开発が进められています。
今回、本研究グループは、バルクの结晶状态では分子を取り込む机能を全く示さない惭翱贵が、ナノメートルサイズの结晶性薄膜になるとゲートが开くような构造変化を伴って分子を取り込むようになることを発见しました。ナノメートルサイズの薄膜の结晶成长や分子の取り込みに伴う构造変化は、大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-8の高辉度齿线による精密な齿线回折実験により初めて确认しました。以上の研究成果は、多孔性薄膜材料を用いた新しいガス分离膜、センサー材料や电子デバイスとしての応用に繋がることが期待されます。
本発见のまとめ
（础）研究に使用した二次元层状ホフマン型惭翱贵の结晶构造（左図、オレンジ色：白金、赤色：鉄、灰色：炭素、青色：窒素で表示）と简略化した构造（右図、水色で表示）。（叠）结晶のサイズの変化によるガス分子に対する応答性の変化。バルク状态（上図）の惭翱贵结晶ではガス分子（赤い球）が存在しても全く応答が见られませんが、この惭翱贵をナノメートルサイズの薄膜へと小型化した场合（下図）、ガス分子を取り込むように构造が変化する（动き出す）ことが分かりました。
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
Shun Sakaida, Kazuya Otsubo, Osami Sakata, Chulho Song, Akihiko Fujiwara, Masaki Takata and Hiroshi Kitagawa
"Crystalline coordination framework endowed with dynamic gate-opening behaviour by being downsized to a thin film"
Nature Chemistry Published online 07 March 2016
- 京都新聞（3月8日 29面）および日刊工業新聞（3月8日 21面）に掲載されました。
