Porous soft materials with self-healing properties

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19F19376
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 古川 修平 京都大学, 高等研究院, 教授 (90452276)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SANCHEZ GONZALEZ ELI 京都大学, 高等研究院, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2019-11-08 – 2022-03-31
• Keywords: 金属錯体多面体 / ソフトマテリアル / 1次元鎖構造 / ロジウム

Outline of Annual Research Achievements

近年金属錯体ケージ分子、金属錯体多面体、金属-有機ケージ（MOC = metal-organic cages）と呼ばれる分子群は、分子内部に存在する本質的なナノ空間と、分子性である利点を生かした溶液プロセッシングによる加工性から、新しい多孔性材料として関心が高まっている。MOCは分子であり、さらなる分子集合体として加工することができ、これまでに結晶材料のみならず、共重合体、薄膜、液晶、ゲル、エアロゲル、多孔性液体などのソフトマテリアルの形態をとることも可能である。一般的に加工性が悪いとされる他の多孔性固体（MOF、ゼオライト、多孔質シリカ）と比べて、この加工性および、取りうる最終形態の多様性がMOCを基盤とした多孔性材料の大きな特徴である。本研究では、対称性が低く、連結性が低い（f = 2）ランタン型ケージ錯体（M4L4）が、低次元MOC超分子ポリマーの形成により、自己修復可能な新しい多孔性ソフトマテリアルとなりうるのではないかと仮定し研究を行った。
昨年度までの成果を元に、1次元超分子ポリマーを形成し、さらに内部空間を用いて架橋されることでゲル化したことを見出している。本年度は、1次元鎖構造ができている過程を多角度静的光散乱測定（MALS）により複合体の分子量を測定した。分子量測定の結果、RhMOC(bix)の重量は、分子であるRhMOCと比較して5倍に増加しており、オリゴマーの形成を示している。また、2当量加えた後に合成されるRhMOC(bix)2の組成を持つゲルは、超臨界二酸化炭素による処理によりエアロゲル化することに成功した。この乾燥状態において走査型電子顕微鏡を用いて構造解析を行ったところ、相互に連結した繊維状ネットワーク構造が観察された。さらに、窒素吸着測定から、得られたエアロゲルは多孔性であることがわかった。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。