Construction of a model for the functional expression of metal-organic frameworks based on in-situ observation in electron microscopy and physical property measurements

• Project/Area Number: 25K08412
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
• Research Institution: Tokyo City University
• Principal Investigator: 藤田 博之 東京都市大学, 付置研究所, 特別教授 (90134642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 糸井 充穂 東京都市大学, 理工学部, 教授 (40422448) ; 石田 忠 東京科学大学, 総合研究院, 准教授 (80517607)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 金属有機構造体 / プルシアンブルー類似体 / 電子顕微鏡その場観測 / マイクロ流体デバイス / 電池電極材料

Outline of Research at the Start

本研究は金属有機構造体 (metal-organic framework: MOF)について、その吸着や置換の機能を最大にするため、材料組成、結晶構造、製造過程や後処理の最適化を目指すものである。異なる材料組成や製作法で多様な試料を作り、X線構造解析や磁気、電気測定で各種物性値を評価する。特にコアとシェルの組成が異なる構造に着目し、MOF結晶成長とイオンの吸着・置換の動的過程を電子顕微鏡でその場観察する。得られたイオン吸蔵と排出機能に関する時空間情報と、材料、構造、物性値との関係を明らかにし、MOFの機能発現機構の解明をめざす。この知見に基づき、機能性能を予測可能なモデルの構築を試みる。