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2023 Fiscal Year Research-status Report

反応速度の転換を可能にする柔軟性MOFナノ空間反応場の創製と機能開拓

Research Project

Project/Area Number 22K05141
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

日下 心平  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80749995)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywordsmetal-organic framework / 化学発光 / 反応化学
Outline of Annual Research Achievements

ナノメートルサイズの空間の中での反応は、空間と反応基質の立体相互作用により特異な生成物を与えるなど、化学反応の可能性を大きく拡げられると期待されている。とりわけmetal-organic framework(MOF)は、その構造設計性により新たな反応場としての応用が期待されている。しかしながら、これまでのナノ空間反応場における反応開発は、生成物に着目した研究が大半で、反応速度に着目した研究はほとんど行われてこなかった。本研究では、柔軟性MOFナノ空間を用いた、微小な反応条件の変化に応答して反応速度が劇的に増加する「反応速度転換機能」を有する反応場の実現を目指す。本研究の目的は、MOFの有するナノ空間構造変化と吸着の共同性に基づく「ゲート型吸着機能」および、ナノ空間と反応の立体相互作用に基づく「反応立体制御機能」を組み合わせ、反応がわずかな反応条件の変化に応答して急激に進行する「反応速度転換機能」を有する反応場を実現することである。
2023年度の研究において、一重項酸素の受容/放出部位であるアントラセン部位および発光色素部位となるポルフィリン亜鉛錯体を同時に有するMOFを加熱しながら蛍光スペクトルを測定することで、一重項酸素の放出に伴う化学発光の観測を試みたが、このMOFは弱い蛍光しか示さないことが分かった。そこで、今回大きな細孔を有する新規アントラセンMOFを新たに開発し、その結晶構造を明らかにした。このMOFも光照射による一重項酸素捕捉と加熱による一重項酸素捕捉が可能であることを確認した。さらに、このMOFに対して色素部位としてメチレンブルーを担持させることに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

一重項酸素の受容/放出部位および発光色素部位を同時に有するMOFについて、当初より安定性および発光特性の高い物質が得られた。また、色素としてMOF骨格ではなくゲスト分子を利用することで、化学発光の発現に適したな色素部位の探索が可能になった。

Strategy for Future Research Activity

今年度に得られたMOFついて、様々な色素分子を包摂させ、熱分解に伴い発生した一重項酸素からのエネルギー移動に由来する化学発光が観測される条件を探索する。その後、加熱時間に対する化学発光強度の時間変化を追跡することで反応キネティックスを明らかにする。

  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Beyond the Conventional Limitation of Photocycloaddition Reaction in the Roomy Nanospace of a Metal?Organic Framework2023

    • Author(s)
      Nakagawa Misaki、Kusaka Shinpei、Kiyose Atsushi、Nakajo Toshinobu、Iguchi Hiroaki、Mizuno Motohiro、Matsuda Ryotaro
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 145 Pages: 12059~12065

    • DOI

      10.1021/jacs.3c01225

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 三次元配位高分子骨格を有する多孔性分子導体のガス吸着特性2024

    • Author(s)
      岡 海未, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 結晶-アモルファス転移するナノポーラス金属錯体の熱伝導特性2024

    • Author(s)
      吉村元希, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 高分極性細孔表面を有するナノポーラス金属錯体の構造と吸着特性2024

    • Author(s)
      高原哲平, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 2-ピレンカルボン酸架橋パドルホイール型二核錯体の構造と電子物性2024

    • Author(s)
      高木 恋, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 吸着誘起スピン転移を利用したナノポーラスコバルト錯体の吸着熱制御2024

    • Author(s)
      大野華子, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 分岐アルコキシ基を有するイソフタル酸および銅(II)イオンからなるカゴメ型MOFの合成と吸着特性2024

    • Author(s)
      竹内優紀乃, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] アントラセン部位を有する金属有機多面体の合成と光反応2024

    • Author(s)
      梅村 凌我, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Invited
  • [Presentation] 空隙率の高い三次元配位高分子骨格からなる多孔性分子導体の合成2024

    • Author(s)
      白木 風渡, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Invited
  • [Presentation] 規則配列したMOF粒子集合体の作成とそのMOF薄膜への変換2024

    • Author(s)
      福地咲樹, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] フェニルエテニルピレン部位を有する金属錯体の合成と光物性2024

    • Author(s)
      片桐 僚大, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 天然物由来の有機酸を原料としたナノポーラス金属錯体の合成2024

    • Author(s)
      山口 智大, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
  • [Presentation] 構造柔軟性を有するナノポーラス金属錯体の分子吸着と熱伝導特性2023

    • Author(s)
      淺井俊哉, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      錯体化学会 第73回討論会
  • [Presentation] ピレンカルボン酸を配位子としたパドルホイール型二核錯体の構造と電子物性2023

    • Author(s)
      高木 恋, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      錯体化学会 第73回討論会
  • [Presentation] ハニカム型ナノポーラス金属錯体の合成と吸着熱に関する研究2023

    • Author(s)
      大野華子, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      錯体化学会 第73回討論会
  • [Presentation] トリアリールボラン部位を有するケージ型ナノポーラス金属錯体の合成2023

    • Author(s)
      黒野巧己, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      錯体化学会 第73回討論会
  • [Presentation] フェニルエテニルピレン誘導体を用いた金属錯体の合成と光物性2023

    • Author(s)
      片桐僚太, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      錯体化学会 第73回討論会
  • [Presentation] アズレン部位を有するナノポーラス金属錯体の合成と性質2023

    • Author(s)
      高原哲平, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      錯体化学会 第73回討論会
  • [Presentation] 吸着誘起スピン転移を利用したナノポーラス金属錯体の吸着熱制御2023

    • Author(s)
      大野華子, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田亮太郎
    • Organizer
      第36回 日本吸着研究発表会
  • [Presentation] 分枝鎖置換基を有するイソフタル酸と銅(II)イオンからなるカゴメ型 MOFの合成と吸着特性2023

    • Author(s)
      竹内優紀乃, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      第36回 日本吸着研究発表会
  • [Presentation] 電荷分離型細孔表面を有するナノポーラス金属錯体の設計と吸着機能2023

    • Author(s)
      高原哲平, Pirillo Jenny, Qu Liyuan, 日下 心平, 土方 優, 井口 弘章, 松田 亮太郎
    • Organizer
      第36回 日本吸着研究発表会

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Published: 2024-12-25  

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