Development of Polymer Recognition and Imprinting Technology by Metal-Organic Frameworks

金属有机框架聚合物识别与印迹技术的发展

• 批准号: 21H01981
• 负责人: 細野 暢彦
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01981/
• 关键词: 分子認識; 多孔性金属錯体; 多孔性配位高分子; 分離; 分子インプリント; 認識; 高分子; 配位高分子; クロマトグラフィー; 多孔性錯体

本研究では、分子が規則的に配列したナノ細孔を有する多孔性錯体結晶（Metal-Organic Framework: MOF）を利用し、従来の技術では難しかった高分子化合物の構造認識を達成し、その原理に基づいた革新的高分子分離・分析技術の開発を目指すものである。高分子認識原理の学術的理解、その原理に基づいた高分子化合物のカラムクロマトグラフィー分離分析法の開発を行うとともに、高分子を鋳型として用いた高分子インプリント技術による次世代の超特異的高分子認識技術の基礎を目的とする。本研究では具体的に以下に示す３項目について検討し、目的とする技術基盤の確立を行う。(1) MOFへの高分子包接メカニズムの解明(2) 高分子の構造認識とMOFカラムクロマトグラフィー(3) 高分子インプリント法による高分子構造のMOFへの刷り込み本年度は(1)および(2)について検討し、顕著な成果を得た。サブナノメートル（1ナノメートル以下）のサイズの細孔へ高分子が溶液中から自発的に浸入し、吸着される現象を発見した。本現象の溶媒依存性や温度依存性について詳細に検討し、MOFへの高分子吸着および脱離の熱力学的メカニズムの一端を解明するに至った。これまでサブナノサイズの細孔へ高分子が自発的に浸入する現象はほとんど知られておらず、メカニズムも謎のままであったが、本成果によって現象の理解が大きく進展をした。また、この本吸着原理をもとに、MOFを固定相とした新しいクロマトグラフィー分離法を開発することにも成功した。さらに、MOF固溶体を用いて細孔構造を精密に調整することで、高分子の保持傾向を変化させることのできる新しいMOF固定相の開発にも成功した。

This study aims to develop a novel polymer separation and analysis technology based on the principle of using the new technology to realize the structural understanding of polymer compounds. Academic understanding of the principles of polymer recognition, the development of polymer separation and analysis methods, polymer classification and application of polymer recognition technology, and the foundation of the next generation of ultra-specific polymer recognition technology This study is based on the following three items: research, objectives, and establishment of a technical base. (1)(2) The understanding of polymer structure and MOF structure;(3) The research of polymer structure and MOF structure;(1) The research of polymer structure and MOF structure;(2) The research of polymer structure and MOF structure;(3) The research of polymer structure and MOF structure; The phenomenon of self-absorption and absorption of fine porous polymer in solution has been discovered. The solvent dependence and temperature dependence of this phenomenon are discussed in detail, and the thermodynamic relationship between adsorption and desorption of MOF molecules is explained from one end to the next. The phenomenon of self-invasion of microporous polymers has made great progress in understanding the phenomenon of self-invasion. The principle of adsorption was introduced. The fine pore structure of MOF solid solution was precisely adjusted, and the polymer retention tendency was changed.

项目成果

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

利用 MOF 纳米空间中的配位相互作用进行聚合物的结构识别

• 发表时间: 2021
• 作者: 稲葉奈月;久保田美羽;佐田和己;浅見 美月・Biplab Manna・細野 暢彦・植村 卓史
• 通讯作者: 浅見 美月・Biplab Manna・細野 暢彦・植村 卓史

MOFを用いた脂肪酸メチルエステルの精密分離

使用 MOF 精确分离脂肪酸甲酯

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Ito;T. Naito;H. Terada;Y. Otsuka;N. Kimura;N. Kaji;Arun Kumar MANNA・佐藤浩平・鳴海哲夫・武田和宏・間瀬暢之;Yue Yi，長 はる菜，藤井 慎太郎，西野 智昭;鳥本 明大・細野 暢彦・植村 卓史
• 通讯作者: 鳥本 明大・細野 暢彦・植村 卓史

サブナノ細孔を有する金属錯体結晶への高分子吸着現象

亚纳米孔金属络合物晶体上聚合物的吸附现象

• 发表时间: 2021
• 作者: Sarwana Wirya;Yamamoto Akira;Yoshida Hisao;大江 功能・細野 暢彦・植村 卓史
• 通讯作者: 大江 功能・細野 暢彦・植村 卓史

MOFナノ細孔への高分子浸入機構の解明とその応用

MOF纳米孔聚合物渗透机理的阐明及其应用

• 发表时间: 2021
• 作者: 大江 功能・細野 暢彦・植村 卓史

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

高分子化合物在 MOF 柱色谱中的保留行为

• 发表时间: 2021
• 作者: 間瀬暢之;木岡 薫・細野 暢彦・植村 卓史
• 通讯作者: 木岡 薫・細野 暢彦・植村 卓史