アシンメトリック配位空間を鋳型とした機能性ナノ材料創製

• 研究領域: 配位アシンメトリー：非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
• 研究課題/領域番号: 16H06517
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学 (2018-2021); 京都大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 植村 卓史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50346079)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 90,740千円 (直接経費: 69,800千円、間接経費: 20,940千円); 2020年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2019年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2018年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2017年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2016年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
• キーワード: 多孔性金属錯体 / 高分子 / ナノ空間 / MOF / 二次元高分子 / キラリティ / キラル / 複合体 / ポリチオフェン / 薄膜 / フラーレン / 太陽電池

研究成果の概要

多孔性金属錯体(MOF)が有する異方性ナノ細孔を高分子材料の制御場として用いることで、精密に構造規制された高分子の創製に成功した。例えば、キラルMOFのナノ細孔内でポリチオフェンを合成し、側鎖の導入をせずとも、キラリティを付与できることを実証した。ピラードレイヤー型MOFが有する二次元空間内で架橋重合を行うことで、わずか1分子の厚みしかない「史上最薄」のビニル高分子薄膜の合成を可能にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本領域での研究を遂行することで、錯体化学の持つポテンシャルを最大限活かし、多孔性金属錯体(MOF)をベースとした非対称空間の合理的な設計が可能になった。得られた超空間鋳型を用いることで、新しい高分子材料やナノ複合材料の創製、高分子分離技術の開発につながり、今後の循環型社会構築に向けた重要な基盤創製技術に結び付くと期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] PSL Research University(フランス)
• [雑誌論文] Revisiting molecular adsorption: unconventional uptake of polymer chains from solution into sub-nanoporous media (2021)
  • 著者名/発表者名: Oe Noriyoshi、Hosono Nobuhiko、Uemura Takashi
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 12 号: 38 ページ: 12576-12586
  • DOI: 10.1039/d1sc03770f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metal-Organic Frameworks as Versatile Media for Polymer Adsorption and Separation (2021)
  • 著者名/発表者名: Hosono Nobuhiko、Uemura Takashi
  • 雑誌名: Accounts of Chemical Research 巻: 54 号: 18 ページ: 3593-3603
  • DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybridization of Synthetic Humins with a Metal?Organic Framework for Precious Metal Recovery and Reuse (2021)
  • 著者名/発表者名: Karve Vikram V.、Schertenleib Till、Esp?n Jordi、Trukhina Olga、Zhang Xiyuan、Campins Marta Ximenis、Kitao Takashi、Avalos Claudia E.、Uemura Takashi、Queen Wendy L.
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 13 号: 50 ページ: 60027-60034
  • DOI: 10.1021/acsami.1c19255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Chiral Nanoarchitectonics (2020)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Ariga, Taizo Mori, Takashi Kitao, Takashi Uemura
  • 雑誌名: Adv. Mater. 巻: 32 号: 41 ページ: 1905657-1905657
  • DOI: 10.1002/adma.201905657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scalable and Precise Synthesis of Armchair-Edge Graphene Nanoribbon in Metal?Organic Framework (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitao Takashi、MacLean Michael W. A.、Nakata Kazuki、Takayanagi Masayoshi、Nagaoka Masataka、Uemura Takashi
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 142 号: 12 ページ: 5509-5514
  • DOI: 10.1021/jacs.0c00467
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcription of Chirality from Metal?Organic Framework to Polythiophene (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitao Takashi、Nagasaka Yujiro、Karasawa Masanobu、Eguchi Toshiki、Kimizuka Nobuo、Ishii Kazuyuki、Yamada Teppei、Uemura Takashi
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 141 号: 50 ページ: 19565-19569
  • DOI: 10.1021/jacs.9b10880
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective sorting of polymers with different terminal groups using metal-organic frameworks (2018)
  • 著者名/発表者名: Benjamin Le Ouay, Chikara Watanabe, Shuto Mochizuki, Masayoshi Takayanagi, Masataka Nagaoka, Takashi Kitao, Takashi Uemura
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 9 号: 1 ページ: 3635-3635
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06099-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A phase transformable ultrastable titanium-carboxylate framework for photoconduction (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Sujing、Kitao Takashi、Guillou Nathalie、Wahiduzzaman Mohammad、Martineau-Corcos Charlotte、Nouar Farid、Tissot Antoine、Binet Laurent、Ramsahye Naseem、Devautour-Vinot Sabine、Kitagawa Susumu、Seki Shu、Tsutsui Yusuke、Briois Valerie、Steunou Nathalie、Maurin Guillaume、Uemura Takashi、Serre Christian
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 1660-1660
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04034-w
  • NAID: 120006462497
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sequence-regulated copolymerization based on periodic covalent positioning of monomers along one-dimensional nanochannels (2018)
  • 著者名/発表者名: Shuto Mochizuki, Naoki Ogiwara, Masayoshi Takayanagi, Masataka Nagaoka, Susumu Kitagawa, Takashi Uemura
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 9 号: 1 ページ: 329-329
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02736-1
  • NAID: 120006380534
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Opening of an Accessible Microporosity in an Otherwise Nonporous Metal-Organic Framework by Polymeric Guests (2017)
  • 著者名/発表者名: Benjamin Le Ouay, Susumu Kitagawa, Takashi Uemura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 139 号: 23 ページ: 7886-7892
  • DOI: 10.1021/jacs.7b02402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Porous Polysaccharides Templated by Coordination Polymer with Three-Dimensional Nanochannels (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Kobayashi, Kayako Honjo, Susumu Kitagawa, Takashi Uemura
  • 雑誌名: ACS. Appl. Mater. Interface 巻: 印刷中 号: 13 ページ: 11373-11379
  • DOI: 10.1021/acsami.6b15936
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanostructuration of PEDOT in Porous Coordination Polymers for Tunable Porosity and Conductivity (2016)
  • 著者名/発表者名: Benjamin Le Ouay, Mickael Boudot, Takashi Kitao, Takeshi Yanagida, Susumu Kitagawa, Takashi Uemura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 32 ページ: 10088-10091
  • DOI: 10.1021/jacs.6b05552
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 錯体ナノ空間での高分子化学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 植村卓史
  • 学会等名: 第70回高分子年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ空間で高分子を制御する (2021)
  • 著者名/発表者名: 植村卓史
  • 学会等名: 第18回ホスト・ゲスト超分子化学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ空間で高分子を制御する (2021)
  • 著者名/発表者名: 植村卓史
  • 学会等名: 分子化学討論会
  • 招待講演
• [学会発表] Polymer Chemistry in Metal-Organic Frameworks (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uemura
  • 学会等名: EuroMOFs
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polymer Chemistry in Metal-Organic Frameworks (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uemura
  • 学会等名: 6th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds (MOF2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polymer Chemistry in Coordination Nanochannels (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uemura
  • 学会等名: 12th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polymer Chemistry in MOFs (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uemura
  • 学会等名: 43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polymer Chemistry in Coordination Nanospaces (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uemura
  • 学会等名: Emerging Polymer Technologies Summit
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polymer Chemistry in Metal-Organic Frameworks (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uemura
  • 学会等名: ChinaNANO
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polymer Chemistry in MOFs (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uemura
  • 学会等名: 10th China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Controlled Polymerizations in Coordination Nanospaces (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uemura
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2016)
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2016-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ空間を用いた高分子創製：一次構造制御からブレンド化まで (2016)
  • 著者名/発表者名: 植村卓史
  • 学会等名: 第25回ポリマー材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2016-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] 多孔性金属錯体を用いた無置換ポリチオフェンとC60との界面構造制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笹木陽太郎、北尾岳史、植村卓史、北川進
  • 学会等名: 第６５回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス
  • 年月日: 2016-09-14