固体表面における複合型結晶性MOFナノ薄膜の構築

本研究の目的は、結晶性MOFナノ薄膜の構築手法を開拓とその物性を評価することである。MOFはガス分離能や触媒作用等の多様な物性を示すことが知られており、これを基板上に薄膜・集積することが可能になれば従来にない多機能な反応場が構築可能になることが期待される。しかし、MFを結晶性や配向性を有したまま薄膜化することは非常に困難であり、これまでに数例しか報告されていない等構築法が未だ発展段階にある。特に、3次元の骨格を有する結晶性のMOFナノ薄膜は未だ構築に成功しておらず、まずはMOFナノ薄膜の構造の多様性を高める必要がある。そこで、まず我々は3次元の骨格を有すMOFナノ薄膜の構築を目指した。今回はLangmuir-Blogett(LB)法により作製したtetrakis(p-carboxyphenyl)porphyrin(H_2TCPP)とCuで構成される配位高分子シートを用いることに着目した。これは、既にこれらの分子・手法を用いてシート積層型の構造を有するMOFナノ薄膜の構築には成功しており、これにピラー分子を加えることでPillared layer型の3次元の骨格を構築可能ではないかと考えたためである。今回、このピラー分子にはPillared layer型構造を持つMOFに良く含まれている4,4'-bipyridineを用いた。今回は、LB法によりシートを構築後、これを基板に転写して土台として利用し、更に交互積層法によりナノ薄膜を成長させた。その結果、X線回折測定・微小角X線回折測定において薪規の回折パターンを得ることに成功した。このパターンは3次元のPillared layer型構造をとる想定構造と近いパターンであり、今回の結果から3次元の骨格を有するMOFナノ薄膜の構築に成功したことが示唆された。

本研究の目的は、結晶性MOFナノ薄膜の構築手法を開拓とその物性を評価することである。MOFはガス分離能や触媒作用等の多様な物性を示すことが知られており、これを基板上に薄膜・集積することが可能になれば従来にない多機能な反応場が構築可能になることが期待される。しかし、MFを結晶性や配向性を有したまま薄膜化することは非常に困難であり、これまでに数例しか報告されていない等構築法が未だ発展段階にある。特に、3次元の骨格を有する結晶性のMOFナノ薄膜は未だ構築に成功しておらず、まずはMOFナノ薄膜の構造の多様性を高める必要がある。そこで、まず我々は3次元の骨格を有すMOFナノ薄膜の構築を目指した。今回はLangmuir-Blogett(LB)法により作製したtetrakis(p-carboxyphenyl)porphyrin(H_2TCPP)とCuで構成される配位高分子シートを用いることに着目した。これは、既にこれらの分子・手法を用いてシート積層型の構造を有するMOFナノ薄膜の構築には成功しており、これにピラー分子を加えることでPillared layer型の3次元の骨格を構築可能ではないかと考えたためである。今回、このピラー分子にはPillared layer型構造を持つMOFに良く含まれている4,4'-bipyridineを用いた。今回は、LB法によりシートを構築後、これを基板に転写して土台として利用し、更に交互積層法によりナノ薄膜を成長させた。その結果、X線回折測定・微小角X線回折測定において薪規の回折パターンを得ることに成功した。このパターンは3次元のPillared layer型構造をとる想定構造と近いパターンであり、今回の結果から3次元の骨格を有するMOFナノ薄膜の構築に成功したことが示唆された。