Can Metal-Organic Framework be replaced with Ion-Organic Framework?

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K05259
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: Shiga University of Medical Science
• Principal Investigator: FURUSHO Yoshio 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (00281270)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: イオン結合 / アミジン / カルボン酸 / グアニジン / 超分子ポリマーゲル / ポリプレックス

Outline of Final Research Achievements

Aiming at developing new methods for constructing porous 3D organic assemblies instead of metal-organic framework (MOF), we tried to construct ion-organic framework (IOF) by utilizing hydrogen bonding-based ionic bonding that can be as strong as weak covalent bond under some environment. We investigated construction of several supramolecular assemblies based on synthetic polymers and biomacromolecules, and found that supramolecular assemblies more stable than conventional ones can be obtained when hydrogen bonding-based ionic bonding formed between amidines or guanidines, and carboxylic acids or phosphoric acid esters.

Free Research Field

高分子化学・超分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多くの場合、MOFは金属錯体としてレアメタルを使用せねばならず、資源、環境、エネルギーという時代の束縛が益々厳しくなって行く現在、レアメタルを用いずに「原子レベル」で制御された３次元ネットワーク構造を構築する手法の開発が求められている。カルボン酸やリン酸エステルとアミジンやグアニジンから形成される水素結合性イオン結合を利用することで、従来のものに比べてはるかに安定な超分子集合体が得られることを明らかにしたことは学術的に価値がある。のみならず、MOFに代わりうる可能性を示すことができた点は社会的なインパクトにもつながりうる成果であると考えられる。