Melting and vitrification of metal-organic frameworks studied by solid-state NMR

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15298
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Kurihara Takuya 金沢大学, 物質化学系, 助教 (50858272)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 金属-有機構造体 / ガラス / 固体NMR / 分子運動

Outline of Final Research Achievements

Metal-organic frameworks (MOFs) are promising solid materials for gas storage and separation, ion conductor, and so on, This work investigated the mechanism of formation of glassy-state MOFs. Solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy revealed that MOFs with high glass formability shows high mobility of ligands arising from weakness of coordination bonds and flexibility of coordination structures. Hence, molecular dynamics of MOF ligands would be an important factor for the vitrification of MOFs.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年発見されたMOFのガラス状態は、これまで結晶として扱われてきたMOFにガラスとしての新たな特性(成形性、透明性など)を付与し、MOFの材料利用の幅を広げると期待されている。一方で、どのような構造や構成要素を持つMOFがガラス化するかについては不明な点が多く、MOFガラスの作製や新規合成の妨げとなっている。本研究で得られた結果は、新規MOFガラスの設計や探索において有用な知見を与えると期待される。