多孔性配位高分子のナノ界面歪みによる物性制御

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金属イオンを有機配位子で架橋した多孔性配位高分子（MOF）による配向膜はガス分離剤やイオン伝導体などへの応用利用が期待されている。MOFの物性制御には構成要素の置換や光や電場などの外場の利用などがこれまで用いられてきた。本研究提案ではそれらとは全く異なる手法として、異種のMOFを積層させたヘテロ接合膜を構築し、ナノ界面歪みを導入することで構造・物性制御を行う。具体的にはスピン転移や構造変化を伴うガス吸着を示すMOFを対象とし、格子の小さなMOFの上に格子の大きなMOFを構築することで圧縮歪みを導入し、配位子場やフレームワーク間の相互作用を強化することで、スピン転移やガス吸着特性を制御する2022年度においてはまずヘテロ接合膜の構築のため、目的のMOF配向膜の構築と評価を行った。MOFナノシート、Fe[Pt(CN)4]とCu(BDC) (BDC = Benzene-1,4-dicarboxylic acid)を合成し、そのコロイド溶液を基板上に塗布・乾燥し、二次元層状MOFを構築した。Fe[Pt(CN)4]についてはさらにピラー配位子としてピラジン（pz）を導入することでピラードレイヤー型MOF配向膜、Fe(pz)[Pt(CN)4]を作製した。得られた膜の構造と配向性について検討するためにX線回折(XRD)測定を行ったところ、in-plane方向（基板水平方向）ではレイヤー内の周期構造由来の(hk0)の回折ピークのみが、out-of-plane方向（基板垂直方向）ではレイヤー間の周期構造由来の(00l)の回折ピークのみがそれぞれで独立に観測され、膜が高い結晶性と配向性を有することが明らかとなった。