Fundamental science and application of oriented metal-organic framework thin films

点击翻译按钮获取中文摘要

異なる骨格構造を有する金属有機構造体に関して、エピタキシャル成長による配向薄膜や独立膜の作製手法を確立した。金属水酸化物を基板として用いたヘテロエピタキシャルアプローチの汎用性と有用性を示すことができた。特に多様な金属水酸化物からの配向成長手法を確立し、手法の汎用性を実証している。大面積で配向した多結晶体として、結晶構造に依存した異方的な物性をマクロな薄膜や独立膜として測定可能となった。このような試料を用いて以下の結果を得た。（1）基板を用いた二次元超セラミックスに関しては、水酸化物結晶基板上で金属有機構造体（MOF）をエピタキシャル成長することで配向MOF薄膜を得た。γ-AlO(OH)を基板として用いることで、世界に先駆けてAl系MOF配向膜（MIL-53(Al)）を得た。γ-AlO(OH)のAl-OH-Al結合の配列がカルボン酸の配向方向を規定することを初めて見出した。MIL-53(Al)は微量のガスを吸着することで構造転移を伴うことを利用して、異なるガス気流中での応答性アクチュエータを作成した。配向MOF薄膜を用いることで、異方的な構造変化を実現し、対掌的な構造変化を示すキラルアクチュエータを実現し、微量VOC検出センサーやマイクロロボティックスへの利用が期待される。（2）MOFの成長制御のためにモジュレータ分子を用いることで、多彩な形態を有するMOFナノ構造体を得ることが出来た。特にCu2L2DABCO（L：カルボン酸系配位子）系MOFにおいて、繊維状の金属水酸化物を出発原料とし、モジュレータ分子として酢酸を用いることで、繊維状のMOFを得ることが出来た。この繊維状MOFを用いて不織布フィルターを作製し、水浄化フィルターを実現した。