Asymmetric metal-organic polyhedra towards multifunctional anisotropic porous soft materials

金属イオンと有機配位子の自己集合化によって合成される金属錯体多面体（MOPs）は、内部空間を有する分子である。金属イオンや有機配位子の組み合わせを変えることにより、機能や用途に合わせて内部空間を設計でき、新しい多孔性材料としての応用が注目されている。またMOPは分子であるため、分子集合体である固体状態における多孔性機能に加えて、溶液系における内部空間を用いた機能発現、さらには、ソフトマテリアルであるゲル状態での多孔性機能発現も可能である。このような理由から、より複雑な構造構築により新機能が得られる可能性があるため、分子内に異種配位子や異種金属イオンを用いたMOPの合成が研究されている。MOPに複数の成分を組み込む戦略では、通常、ランダムまたは対称的な混合が行われ、多成分の自己組織化プロセスの複雑さのために、分子構造を制御することは困難である。そこで本研究では、合成時の化学組成を制御することで、化学的性質や電荷・極性などの表面特性の違いにより生み出される異方性・非対称性を有するMOPを開発することを目的とした。今年度は、昨年度までの成果を元に、ロジウム及びルテニウムの二種の異なる金属種を有するMOPの合成を行った。実際に、RuMOP及びRhMOPの前駆体である酢酸ロジウムと酢酸ルテニウムBF4塩を異なるモル比で混合することにより、混合金属MOPの合成に成功し、用いたすべてのモル比で単結晶X線回折測定に適した結晶を合成することに成功した。得られた非対称性MOPの組成は、単結晶X線構造解析による金属―金属間結合長とエネルギー分散型X線分光法によって決定され、両者はよく一致した。これらの異種金属MOPは、ガス吸着特性を示し、階層的な多孔性コロイドエアロゲルの形で加工することができること示した。

金属イオンと有機配位子の自己集合化によって合成される金属錯体多面体（MOPs）は、内部空間を有する分子である。金属イオンや有機配位子の組み合わせを変えることにより、機能や用途に合わせて内部空間を設計でき、新しい多孔性材料としての応用が注目されている。またMOPは分子であるため、分子集合体である固体状態における多孔性機能に加えて、溶液系における内部空間を用いた機能発現、さらには、ソフトマテリアルであるゲル状態での多孔性機能発現も可能である。このような理由から、より複雑な構造構築により新機能が得られる可能性があるため、分子内に異種配位子や異種金属イオンを用いたMOPの合成が研究されている。MOPに複数の成分を組み込む戦略では、通常、ランダムまたは対称的な混合が行われ、多成分の自己組織化プロセスの複雑さのために、分子構造を制御することは困難である。そこで本研究では、合成時の化学組成を制御することで、化学的性質や電荷・極性などの表面特性の違いにより生み出される異方性・非対称性を有するMOPを開発することを目的とした。今年度は、昨年度までの成果を元に、ロジウム及びルテニウムの二種の異なる金属種を有するMOPの合成を行った。実際に、RuMOP及びRhMOPの前駆体である酢酸ロジウムと酢酸ルテニウムBF4塩を異なるモル比で混合することにより、混合金属MOPの合成に成功し、用いたすべてのモル比で単結晶X線回折測定に適した結晶を合成することに成功した。得られた非対称性MOPの組成は、単結晶X線構造解析による金属―金属間結合長とエネルギー分散型X線分光法によって決定され、両者はよく一致した。これらの異種金属MOPは、ガス吸着特性を示し、階層的な多孔性コロイドエアロゲルの形で加工することができること示した。