2019 Fiscal Year Research-status Report
高選択・高感度分子センシングのための多孔性・導電性配位高分子ナノシートの開発
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16K13610
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
牧浦 理恵 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30457436)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノシート / 気液界面 / センサ / 配位高分子 / X線回折 / 多孔性材料 / 放射光 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細孔への分子吸着により電子状態が段階的・可逆的に変化する多孔性ナノシートを開発する。このようなナノシートにおいては、サイズの定まった細孔がガス・生体分子やイオンなどを認識し、逐次段階的に電子状態が変化する。そのため、電気伝導性やスピン物性を評価することにより、存在する分子の種類・量を精密に把握でき、高選択・高感度極薄センサデバイスとしての利用が期待される。当該年度は、以下に関して実施した。
（１）金属錯体ナノシートの細孔評価：気液界面用いて作製した金属錯体ナノシートの多量合成を行い、窒素吸着測定を行った。比較とするバルク多結晶体とは異なる吸着特性を示した。ナノ細孔に由来する吸着とナノシート特有の高い表面積を示唆する吸着特性が見られた。
（２）金属錯体ナノシートの電気伝導性評価：気液界面用いて作製した金属錯体ナノシートの電気伝導度評価を行った。ナノシートの転写回数の増加に伴い、電気伝導度の上昇が見られた。
（３）金属錯体ナノシートの電子状態制御に向けた欠陥導入：多孔性金属錯体に構造欠陥を導入することで電気伝導性が変化することが期待される。ナノシートへの欠陥導入に向け、まずバルク微結晶試料に対して欠陥導入を試みた。金属イオンと有機配位子の比および溶媒の種類を変更することで、金属錯体中に系統的に欠陥を導入することに成功した。
（４）金属錯体の細孔評価：欠陥導入の度合が異なる複数の試料に対して、窒素吸着測定を行うことで細孔状態を評価した。欠陥の導入量の増加に伴い比表面積が増加が見られた。
（５）金属錯体の電気伝導性評価：欠陥導入の度合が異なる複数の試料に対して、電気伝導度測定を行った。金属イオン量の増加、すなわち欠陥の導入に伴い電荷移動パスが遮断され電気伝導度が低下することを予測していたが、電気伝導の上昇が見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた（１）金属錯体ナノシートの細孔評価、（２）金属錯体ナノシートの電気伝導性評価に加え、金属錯体の電子状態を制御し得る欠陥導入に成功し、追加で上述の（３）～（５）を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、材料基礎特性評価及び応用特性評価に向け、以下の２つの項目を進めていく。
（１）ガス雰囲気制御下におけるナノシートの電気伝導性評価
（２）気液界面ナノシート合成法における欠陥導入手法の確立
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| Causes of Carryover |
（理由）
研究は順調に進んでいたが、研究実施中に予期せぬ新たな知見（金属錯体への構造欠陥導入による電子状態の制御の可能性）が得られたため、関連する実験を次年度に実施する。
（使用計画）
バルク微結晶試料で成功した構造欠陥導入をナノシートに展開し、その電気特性を明らかにする。
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