配位高分子由来精密ネットワーク高分子を利用した融合マテリアルの構築

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 25107701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佐田 和己 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80225911)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2013: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: バイオミネラリゼーション / 配位高分子 / 高分子ゲル / 炭酸カルシウム / リン酸カルシウム / 有機無機ハイブリッド / 架橋 / 架橋反応

Outline of Annual Research Achievements

様々な金属イオンからなるMOFを原料にして、精密ネットワーク高分子（MTP）を合成し、これらにMTPのナノ空間を利用して無機材料との複合化を検討した。CaCl2 水溶液とNa2CO3 水溶液の交互浸漬や(NH4)2CO3の分解による気相からのCO2と反応させることにより、炭酸カルシウムの結晶成長を検討した。亜鉛イオン由来のMTP からはどちらの方法においても表面に小さな構造体の成長が確認され、SEM-EDXマッピングおよび粉末X線回折の結果より炭酸カルシウムの成長が確認できた。またCaCl2 水溶液とNa2HPO4 水溶液の交互浸漬によるリン酸カルシウムの成長については亜鉛およびジルコニウムイオン由来のMTPからも、表面が均一の微粒子が付着している状態がSEMにより観察された。SEM-EDXマッピングからカルシウムおよびリンが検出され、表面に付着しているリン酸カルシウムであることが示唆された。MOFの結晶由来の外形・サイズの制御された有機無機融合マテリアルの創製に成功した。またγ-シクロデキストリンとKOHをから得られる立方体のMTPに電荷を導入することに成功し、静電相互作用によるMTPの分子集合体の形成が確認できた。さらにカチオン性金ナノキューブとアニオン性MTPによる複合体やアニオン性であるYB(OH)4CO3とカチオン性MTPとの複合体形成が可能であることが明らかになった。この手法は無機立方体結晶と立方体の有機高分子ゲルを相補的に複合化できる手法として大変興味深いものと思われる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Metal-Organic Framework Tethering PNIPAM for ON-OFF Controlled Release in Solution (2015)
  • Author(s): Shunjiro Nagata, Kenta Kokado, Kazuki Sada
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 45 Issue: 41 Pages: 8614-8617
  • DOI: 10.1039/c5cc02339d
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Direct Synthesis and Transformation of Gallium Nanoparticles (2014)
  • Author(s): Shinya SUDO, Chihiro, OKA, Kenta KOKADO, Kazuki SADA
  • Organizer: The 2nd International Symposium on FUSION MATERIALS
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Year and Date: 2014-11-02 – 2014-11-04
• [Presentation] Clickable Metal Organic Frameworks for Fusion Materials (2014)
  • Author(s): Kazuki Sada
  • Organizer: The 2nd International Symposium on FUSION MATERIALS
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Year and Date: 2014-11-02 – 2014-11-04
• [Presentation] 液体金属ナノ粒子を前駆体とした金属及び金属酸化物ナノ粒子の作製 (2014)
  • Author(s): 須藤慎也、小門憲太、佐田和己
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎市）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] 刺激応答性高分子を修飾したMetal-Organic Frameworkを用いたゲスト分子の放出制御 (2014)
  • Author(s): 永田俊次郎、小門憲太、佐田和己
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎市）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] 多面体型高分子ゲルを用いた有機無機複合材料の作製 (2014)
  • Author(s): 小門憲太、望月裕美、岡千尋、石渡拓己、佐田和己
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎市）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] 多面体型高分子ゲルを用いたハイブリッド材料の作製 (2014)
  • Author(s): 望月裕美、岡千尋、石渡拓己、小門憲太、佐田和己
  • Organizer: 第12回ホストゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都）
  • Year and Date: 2014-05-31 – 2014-06-01
• [Presentation] 温度応答性高分子を修飾したMetal Organic Frameworkにおけるゲスト分子の放出制御 (2014)
  • Author(s): 永田俊次郎、小門憲太、佐田和己
  • Organizer: 第63回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • Year and Date: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [Presentation] 多孔性配位高分子由来の精密ネットワークを利用した炭酸カルシウム複合材料の作製
  • Author(s): 望月裕美・岡千尋・石渡拓己・小門憲太・佐田和己
  • Organizer: 化学系学協会2014年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
• [Presentation] 配位高分子由来の精密ネットワークを利用した複合材料の作製
  • Author(s): 望月裕美・岡千尋・石渡拓己・小門憲太・佐田和己
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（名古屋市）