2019 Fiscal Year Annual Research Report
金属有機構造体からなる配向性薄膜の細孔修飾による機能性ナノ材料の創出
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18J22743
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
生垣 賢 大阪府立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 骨格構造化合物 / Metal-organic frameworks / MOF-on-MOF systems / epitaxial growth / copper hydroxides / crystallographic orientation / plasmon resonance |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者の研究は、基板上全面で配向した金属有機構造体（MOF）薄膜に対して、細孔修飾による新規機能性の発現を目指すものである。第2年度である本年は、（１）配向 MOF薄膜の化学的多様性拡張を行う、(2)知見を深めるために5件程度の国際・国内学会への参加をする計画であった。(1)に関する研究では、アデレード大学（オーストラリア）のChristian. J. Doonan教授やグラーツ工科大学（オーストリア）のPaolo Falcaro教授と共同して配向COF薄膜や配向性MOF-on-MOF薄膜に関する研究を遂行し、従来配向製膜が不可能とされてきたMOF系で実現を果たすなど、十分な成果を得たと評価している。今年度は残念ながら論文投稿に至らなかったが、次年度の成果に繋がる基礎的な結果であると考えているためである。（２）に関しても、国際会議発表5件、国内会議・研究会発表4件に参加し、学会賞を2件（口頭講演賞1件、ポスター賞1件）受賞した。更に、口頭講演賞の功績から学会誌への招待論文を依頼され、水酸化物ナノ構造体からMOF薄膜を合成する手法・配向MOF薄膜の合成法・光機能分子を導入した配向MOF薄膜の光学特性に関する報告を始め、配向MOFを足場としたMOF-on-MOF薄膜へ銀ナノ粒子を導入した例までをまとめた総説を執筆し、投稿に至った。この総説は、世界的な科学雑誌であるNature Material (IF: ~40), Advanced Functional Materials(IF: ~15), Angewandte Chemie International Edition(IF: ~12)の3報の内容を主に扱っており、国内誌での掲載ではあるが非常に注目度が高いと予想される。以上の成果は、当初予定していた研究計画を上回る成果であり、学術会議での発表件数では2倍近い成果を実現した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請者の研究は、基板上全面で配向した金属有機構造体（MOF）薄膜に対して、細孔修飾による新規機能性の発現を目指すものである。申請書段階では(1)金ナノロッドや(2)導電性高分子をMOF細孔内部に導入する事で異方的なプラズモン共鳴や電子伝導性を実現する事を目的としていた。しかし、(1)に関しては、細孔内部に金属イオンを導入する際、溶液プロセスを用いるための金イオン溶液の酸性度が非常に高く、配向MOF薄膜が化学的に耐えられない等の問題が発生した。(2)に関しては、導入条件に必須の熱処理の際、同じく薄膜が崩壊したため断念した。代替案として、プラズモン共鳴の応用では銀ナノ粒子の導入を、電子伝導性ではCOF系への展開を実施する事で実現する事を目指している。以上より、上記の評価に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、昨年度までに蓄積したデータに基づいて引き続きMOF-on-MOF薄膜の合成系拡張、COF系への展開を平行した実施する予定である。具体的には、申請者らのCu系配向MOF薄膜を足場として、Zn(TBAPy)1/2(H2O)2を合成する事で基板上全面でTBAPyを等間隔で配列する事を目指す。このような配向膜は有機エレクトロニクスの分野等においてインパクトを与える事が期待され、次年度での合成手法確立に取り組む。COF系に関しても、現在の最大の課題である「配向成長の再現性」の向上に注力し、確立した合成手法とその応用例を今年度内に報告する事を目的として研究に取り組む。
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