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2020 年度 実績報告書

高選択・高感度分子センシングのための多孔性・導電性配位高分子ナノシートの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K13610
研究機関大阪府立大学

研究代表者

牧浦 理恵  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30457436)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワードナノシート / 気液界面 / センサ / 配位高分子 / X線回折 / 多孔性材料 / 放射光 / ナノ材料
研究実績の概要

本研究では、細孔への分子吸着により電子状態が段階的・可逆的に変化する多孔性ナノシートを開発する。このようなナノシートにおいては、サイズの定まった細孔がガス・生体分子やイオンなどを認識し、逐次段階的に電子状態が変化する。そのため、電気伝導性やスピン物性を評価することにより、存在する分子の種類・量を精密に把握でき、高選択・高感度極薄センサデバイスとしての利用が期待される。当該年度は、以下に関して実施した。
(1)金属錯体ナノシートのモルフォロジ制御:気液界面におけるナノシート作製手法において、展開液の濃度・溶媒種、反応時間、表面圧縮度等の条件がナノシートの表面モルフォロジに与える影響を明らかにした上で、被覆率の高い均一なナノシートの作製に成功した。
(2)金属錯体ナノシートの配向評価:SPring-8における放射光X線回折測定の結果、得られたナノシートは高い配向性を有することが明らかとなり、(1)の作製条件が配向度に大きな影響を及ぼすことがわかった。
(3)金属錯体ナノシートの配向と電気伝導性の相関解明:気液界面用いて作製した高配向金属錯体ナノシートの電気伝導度評価を行った結果、関連の金属錯体ナノシート(100nm以下)において最も高い電気伝導度を示した。
(4)センシング評価システムの設計:金属錯体ナノシートのガスセンシング能を評価するために、水蒸気および有機ガス蒸気下(蒸気圧制御機構付き)でナノシートの抵抗率測定が可能な評価システムの設計を行った。
(5)金属錯体への欠陥導入:前年度に得られた金属錯体への欠陥導入に関する新たな知見をもとに、配位子と金属イオンの組み合わせを変化させ、欠陥導入の有無を確かめた。その結果、種々の組み合わせにおいて、配位子と金属イオンの比を変化させることにより、段階的に欠陥導入が可能であることがわかった。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Heteroatom-Doped Carbon Electrocatalysts Derived from Nanoporous Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks for Oxygen Reduction and Hydrogen Evolution2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Chao、Tao Shanshan、Huang Ning、Zhang Xiaobin、Duan Jingui、Makiura Rie、Maenosono Shinya
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 3 ページ: 5481~5488

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c00786

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 気水界面における分子ナノシート結晶の創製:モルフォロジ制御に向けたその場広 角X線回折測定による形成過程の解明2021

    • 著者名/発表者名
      牧浦理恵・大畑考司
    • 学会等名
      SPRUCソフト界面科学研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 気水界面における分子ナノシート結晶の創製:モルフォロジー制御と機能創出2021

    • 著者名/発表者名
      牧浦理恵
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly-oriented electrically conductive MOF nanosheets utilizing liquid interfacial synthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ohata, Rie Makiura
    • 学会等名
      The 1st Asian Conference on Molecular Magnetism
  • [学会発表] 気水界面における多孔性分子ナノシート結晶の創製2020

    • 著者名/発表者名
      牧浦理恵
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] 多孔性分子ナノシート結晶における構造・結合と光学特性の相関解明2020

    • 著者名/発表者名
      大畑考司・牧浦理恵
    • 学会等名
      第66回高分子研究発表会
  • [学会発表] 電気・吸着特性制御に向けたmetal-organic frameworkへの欠陥導入2020

    • 著者名/発表者名
      小池隆斗・牧浦理恵
    • 学会等名
      第66回高分子研究発表会
  • [学会発表] 異種水素結合を用いた多孔性分子ナノシートの構造多様性2020

    • 著者名/発表者名
      西野秦平・牧浦理恵
    • 学会等名
      第66回高分子研究発表会
  • [学会発表] 気液界面合成で得られる高配向metal-organic framework(MOF)ナノシートの電気特性2020

    • 著者名/発表者名
      大畑考司・牧浦理恵
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      http://mtr1.osakafu-u.ac.jp/hybrid-nanomater/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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