研究課題
本研究では、ナノ空間物質へのガス吸脱着現象を利用した全く新しい熱制御材料の開発に挑戦するものである。本研究では多孔性物質の一種である多孔性金属錯体（MOF）を熱制御材料として用いる。これまでのMOF研究のほとんどは、ガス吸着やガス分離に主眼がおかれている。その一方で、細孔への分子吸脱着によりMOF細孔内の密度が大きく変化するので、「吸着状態のMOF結晶」と、「脱着状態のMOF結晶」の熱物性は大きく異なっていると予想されるが、そのことに着目した研究はほとんど見当たらない。本研究課題ではMOFの「吸着・脱着機能」と「熱スイッチ機能」を統合することで、まったく新しい「ダイナミック熱スイッチ機能」を有する物質を創製し、外の環境温度や圧力の操作で、物質を変えることなく、熱良導体から熱不良導体へとスイッチ可能な全く新しい熱制御システムの開拓を行うことを目的としている。これをふまえ、当該年度は下記の実験を実施した。(1)．昨年度までに合成したMOF結晶の熱伝導度測定の実施(2)．スピン転移を示すMOF結晶の合成(3)．スピン転移を示すMOFの吸着熱の直接観測。その結果、(1)に関しては昨年度までにミリメートルスケールのMOF単結晶を合成し、様々なゲスト分子を吸着させ、その熱容量および熱伝導度の測定を実施した。その結果、フレキシブルなＭＯＦはゲスト分子の有無に変わらず、熱伝導度および熱容量は大きく変化しなかったが、堅牢なＭＯＦに関してはゲスト分子に依存して熱伝導度が変化させられることを見出した。(2)および(3)に関しては新たに熱に応答してスピン転移とそれに伴う空間構造が変化するMOFを合成して、吸着熱を測定した。スピン変化と吸着挙動の相関が観測され、吸着熱の変化に関して基礎的知見を得ることができた。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)
Chemical Communications
巻: 59 ページ: 4974～4977
10.1039/D3CC00460K
Microporous and Mesoporous Materials
巻: 338 ページ: 111950～111950
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