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磁場で穴を開閉可能なポーラスナノグラフェン結晶

多孔纳米石墨烯晶体可以利用磁场打开和关闭孔

基本信息

批准号：
21J10320
负责人：
杉野目駿
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10320/
关键词：
多孔性結晶 Metal-Organic Framework 縮環ポルフィリン近赤外光応答性材料

项目摘要

本研究では「磁場で穴を開け閉めできる磁場応答性ポーラスナノグラフェン結晶」の開発に挑戦した。以前発表した、「取り込む分子に応じて細孔の形状・サイズを変化させるナノグラフェン結晶」は、結晶でありながらナノグラフェン部位が回転自由度を有するという際立った特徴を持つ。そこで、異方的かつ大きな反磁性磁化率を有するナノグラフェンが結晶中にもかかわらず磁場に応答するのではないかと着想した。本年度はポーラスナノグラフェン結晶の磁場応答性を磁場中での蛍光測定およびX線回折測定により詳細に検討した。まず、磁場のオン/オフ（9 T/0 T）に伴い、ナノグラフェンMOF結晶の示す蛍光スペクトルの形状が可逆的に変化することを確認した。このことは磁場による結晶構造変化の可能性を示唆する。次に、蛍光スペクトル変化が結晶構造変化に由来するものか確かめるため、磁場中での粉末X線回折測定を行った。しかしながら、測定した全ての条件で、磁場のオン/オフ（5 T/0 T）に伴う回折パターンの有意な変化は見られなかった。このことから、本研究で目指す磁場応答性ポーラスナノグラフェン結晶の開発は一旦断念せざるを得なくなった。一方で、他の巨大π共役系分子を用いたポーラス結晶の開発にも取り組んでおり、その途中で極めて興味深い現象を見出した。非常に大きなπ共役系分子である縮環ポルフィリン二量体（FP）に着目し、FPからなる初のポーラス結晶の合成に成功した。本ポーラス結晶の物性を調べていたところ、近赤外光（1064 nm）の照射により溶媒中の結晶が直ちに収縮し（体積変化にして15％程度）、照射を停止すると元のサイズ・形状へと可逆的に回復することを発見した。FP部位は近赤外光の吸収を有し、励起状態から速やかに失活することが知られているため、近赤外光のエネルギーが熱へと変換され、溶媒の脱離が起こったのではないかと推測される。

This study is aimed at the development of magnetic field responsive crystallization. In the past, it was said that "the shape of fine pores in the molecule is changed, and the crystal is changed." The crystal is changed, and the position of the crystal is changed. The degree of freedom of rotation is changed. The magnetic susceptibility of the crystal is different from that of the magnetic field. This year, the magnetic field responsivity of the crystal was investigated in detail by fluorescence measurement and X-ray reflection measurement in the magnetic field. The shape of MOF crystals is reversible due to the presence of a magnetic field (9 T/0 T). The possibility of crystal structure transformation due to magnetic field is demonstrated. In addition, X-ray reflection measurement of powder in magnetic field was carried out. The conditions for measurement are complete, and the intentional changes in the magnetic field/magnetic field (5T/0T) accompanied by the reversal of the magnetic field are visible. This study aims to identify the magnetic field response characteristics of the crystal and to identify the crystal structure. A large π-service system molecule is used in the development of crystallization, and the phenomenon of extreme interest in the middle of the process is seen The synthesis of FP molecules was successful. The crystal properties of the present invention are adjusted to a certain extent by irradiation with near-infrared light (1064 nm), and the crystal in the solvent is reduced to a certain extent by volume (about 15%). The irradiation is stopped, and the crystal shape is reversible. The FP site has absorption, excitation, inactivation, heat exchange, solvent separation, and excitation of near-red light.