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2020 Fiscal Year Annual Research Report

ナノ空間高分子化学で実現する力学応答材料の発動分子科学

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion
Project/Area Number 19H05381
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

細野 暢彦  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (00612160)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords多孔性金属錯体 / 多孔性配位高分子 / MOF / 高分子材料 / 力学物性 / 複合材料
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ナノ空間材料を利用し、生体の筋繊維の応答メカニズムを模倣した新しい発動分子システム・力学応答材料の実現に挑む。具体的には 、金属―有機構造体(Metal-Organic Framework: MOF)の細孔内への高分子鎖が包接し吸着する現象を利用し、高分子の吸着エネルギーを力学エ ネルギーへと変換し発動する分子システムを開発するものである。
本研究は、1. MOFへの高分子包接現象の熱力学・速度論の解明、2. MOF/高分子複合材料による発動システムの開発と刺激応答性の評価、を目的として研究を進めた。
前年度に引き続き本年度も項目1について検討を行った。前年度までに、分子量400万を超える超巨大高分子までもがMOFの細孔内へと自発的に侵入し包接されることが明らかとなっている。この超長鎖高分子のMOF細孔への包接という発見に基づき、項目2の高分子との複合化を検討した。結果、高分子とMOFが複合化されたフィルムを得ることに成功した。種々の測定により高分子鎖がMOF細孔内を貫通していることが示され、目的とした構造が得られていることを確認した。得られたフィルムのレオロジー測定および引張試験による力学物性試験を行い、内部構造と力学物性の相関を関連付けることに成功した。今後、物性の最適化を行うことでMOFの多彩なデザイン性を活かしたさらなる高機能化が見込まれる。なお、本年度はMOF細孔への高分子包接原理に基づいた高分子の新しい分離技術の開発にも成功し、関連する成果を多数上げることができた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (31 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Groningen(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      University of Groningen
  • [Int'l Joint Research] Tongji University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Tongji University
  • [Journal Article] Crystal Flexibility Design through Local and Global Motility Cooperation2021

    • Author(s)
      Wang Ping、Otake Ken‐ichi、Hosono Nobuhiko、Kitagawa Susumu
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Pages: 7030~7035

    • DOI

      10.1002/anie.202015257

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of Porous Coordination Materials with Dynamic Properties2021

    • Author(s)
      Hosono Nobuhiko
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 94 Pages: 60~69

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200242

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal‐Organic Frameworks for Practical Separation of Cyclic and Linear Polymers2021

    • Author(s)
      Sawayama Taku、Wang Yubo、Watanabe Tomohisa、Takayanagi Masayoshi、Yamamoto Takuya、Hosono Nobuhiko、Uemura Takashi
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1002/anie.202102794

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural‐Deformation‐Energy‐Modulation Strategy in a Soft Porous Coordination Polymer with an Interpenetrated Framework2020

    • Author(s)
      Gu Yifan、Zheng Jia‐Jia、Otake Ken‐ichi、Sugimoto Kunihisa、Hosono Nobuhiko、Sakaki Shigeyoshi、Li Fengting、Kitagawa Susumu
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 59 Pages: 15517~15521

    • DOI

      10.1002/anie.202003186

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chemistry of Soft Porous Crystals: Structural Dynamics and Gas Adsorption Properties2020

    • Author(s)
      Krause Simon、Hosono Nobuhiko、Kitagawa Susumu
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 59 Pages: 15325~15341

    • DOI

      10.1002/anie.202004535

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Metal-Organic Frameworks for Macromolecular Recognition and Separation2020

    • Author(s)
      Hosono Nobuhiko、Uemura Takashi
    • Journal Title

      Matter

      Volume: 3 Pages: 652~663

    • DOI

      10.1016/j.matt.2020.06.013

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] MOFと超長鎖高分子の複合による新規材料とその物性2021

    • Author(s)
      飯塚 知也・三輪 悦裕・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第101回日本化学会春季年会
  • [Presentation] MOFへの幾何学的拘束を利用した高分子の分離2021

    • Author(s)
      水谷 凪・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第101回日本化学会春季年会
  • [Presentation] MOFを用いた環状高分子と線状高分子の実用的分離法2021

    • Author(s)
      澤山 拓・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第101回日本化学会春季年会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体MOFへの高分子浸入機構の解明とその応用2021

    • Author(s)
      大江 功能・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第101回日本化学会春季年会
  • [Presentation] MOFカラムクロマトグラフィーにおける高分子化合物の保持挙動2021

    • Author(s)
      木岡 薫・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第101回日本化学会春季年会
  • [Presentation] MOFナノ空間における配位相互作用を利用した高分子の構造認識2021

    • Author(s)
      浅見 美月・Biplab Manna・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第101回日本化学会春季年会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体による高分子の末端認識とクロマトグラフ分離法への応用2020

    • Author(s)
      水谷凪・細野暢彦・Benjamin Le Ouay・北尾岳史・松浦綾一郎・久保拓也・植村卓史
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体を用いた環状高分子の効率的分離法2020

    • Author(s)
      澤山 拓・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体への高分子貫入ダイナミクス2020

    • Author(s)
      大江 功能・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
  • [Presentation] MOF の制御されたナノ空間による高分子認識2020

    • Author(s)
      細野 暢彦・Biplab Manna・植村 卓史
    • Organizer
      第69回高分子討論会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体 MOF を用いた高分子認識と分離2020

    • Author(s)
      細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第69回高分子討論会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体による高分子の末端認識とクロマトグラフ分離法への応用2020

    • Author(s)
      水谷凪・細野暢彦・Benjamin Le Ouay・北尾岳史・植村卓史
    • Organizer
      第69回高分子討論会
  • [Presentation] MOFの一次元細孔への高分子導入:超長鎖高分子の検討2020

    • Author(s)
      三輪 悦裕・Benjamin Le Ouay・細野暢彦・植村卓史
    • Organizer
      第69回高分子討論会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体への高分子貫入機構の解明とその応用2020

    • Author(s)
      大江 功能・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第69回高分子討論会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体を用いた環状高分子の効率的分離法2020

    • Author(s)
      澤山 拓・細野 暢彦・植村 卓史
    • Organizer
      第69回高分子討論会
  • [Presentation] MOFの一次元細孔への高分子導入:超長鎖高分子の検討2020

    • Author(s)
      三輪悦裕・Benjamin Le Ouay・細野暢彦・植村卓史
    • Organizer
      錯体化学会 第70回討論会
  • [Presentation] 多孔性金属錯体を用いた環状高分子の効率的分離法2020

    • Author(s)
      澤山拓・細野暢彦・植村卓史
    • Organizer
      錯体化学会 第70回討論会
  • [Presentation] Recognition of polymer terminus by MOF for chromatographic separation2020

    • Author(s)
      Nagi Mizutani, Nobuhiko Hosono, Benjamin Le Ouay, Takashi Uemura
    • Organizer
      錯体化学会 第70回討論会
  • [Presentation] Polymer intercalation dynamics in metal-organic frameworks2020

    • Author(s)
      Noriyoshi Oe, Nobuhiko Hosono, Takashi Uemura
    • Organizer
      錯体化学会 第70回討論会
  • [Presentation] Metal-Organic Frameworks for Polymer Recognition and Separation2020

    • Author(s)
      Nobuhiko Hosono
    • Organizer
      RSC Desktop Seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 多孔性金属錯体を用いた環状高分子の効率的分離法2020

    • Author(s)
      澤山拓・細野暢彦・植村卓史
    • Organizer
      第10回CSJ化学フェスタ2020
  • [Presentation] 多孔性金属錯体への高分子貫入機構の解明とその応用2020

    • Author(s)
      大江功能・細野暢彦・植村卓史
    • Organizer
      第10回CSJ化学フェスタ2020
  • [Remarks] Nobuhiko Hosono's Home Page

    • URL

      https://www.nhosono.com

URL: 

Published: 2021-12-27  

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