2019 Fiscal Year Annual Research Report
Electronic and optical functionalities of metal-organic framework films with vrystallographic orientation
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17H06237
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
高橋 雅英 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20288559)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 健司 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30750301)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノ多孔性材料 / 配位化合物 / エピタキシャル成長 / 配向薄膜 / ホストーゲストシステム / 光機能性 / 電子機能性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、提案者が独自に開拓した「ナノサイズ金属水酸化物結晶の表面におけるMOFのヘテロエピタキシャル成長」技術を用いて、(1) 配向性MOFの骨格自体の化学的多様化：金属種、有機配位子、結晶構造の多様化、結晶子サイズの制御、(2) 配向したミクロ孔を利用した応用開拓、(3) 配向性MOF 多結晶薄膜を利用した電子的/光学的応用の開拓の3つの目標を設定し、以下の成果を得た。
（1）一次元ナノ細孔を有するCu-配位子-ピラー分子から形成される、Pillar-Leyered系の3次元骨格を有するMOFにおいて、基盤の水酸化銅との格子整合性が10％程度以下の場合のエピタキシャル成長に成功している。一方、配向MOF薄膜を基板として利用することで、配向したMOF多層膜を実現し、化学的多様性だけでは無く、物理的な多様性も実現している。一方、エピタキシャル成長可能なMOFのスクリーニング手法として、既存のデータベースを用いた高速検索技術も報告できた。
（2）MOFの配向ナノ細孔中に、線形有機色素、金属微粒子等を添加し、結晶格子の配向性とMOF骨格とゲストの相互作用を利用することで、新しい物性の発見に至っている。例えば、ビピリジン骨格を有するMOF中に形成した銀ナノ微粒子は、結晶格子の異方性に対応したプラズモン吸収シフトと同時に、格子とカップリングした方位選択的なプラズモンダンピングを世界に先駆けて実証している。
（3）線形有機色素を配向一次元ナノ細孔にゲストとして導入することによる、蛍光スイッチングを報告している。
本研究により、配向MOF薄膜の基礎科学が大いに強化され、無機結晶を基板として用いたMOF配向成長技術の基盤を確立できた。さらに、マクロスケールで配向したMOF薄膜・多層膜を利用することで、これまでは観測できなかった新しい物性も見いだしつつあり、新子光・電子機能性の開拓が期待できる。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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