金属有機構造体からなる配向性薄膜の細孔修飾による機能性ナノ材料の創出

通过金属有机骨架定向薄膜的孔改性制备功能纳米材料

• 批准号: 18J22743
• 负责人: 生垣 賢
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22743/
• 关键词: Metal-organic framework; orientation; thin film materials; metal hydroxides; copper hydroxides; nanocrystals; 骨格構造化合物; Metal-organic frameworks; MOF-on-MOF systems; epitaxial growth; crystallographic orientation; plasmon resonance; エピタキシャル成長 /

これまで、水酸化銅ナノ結晶配向膜を足場材料とすることで、ナノ結晶表面へ形成したMetal-organic frameworks(MOF)がcmスケールで配向する事を報告してきた。これらの配向MOF薄膜は更に異種MOF結晶を積層する基板と見なすことができ、同一基板上で結晶方位を揃えたMOF-on-MOF薄膜へと展開する事ができる。今年度はこれらの知見に基づき、配向性MOF-on-MOF薄膜中のMOF界面のエピタキシャル成長機構を格子整合性の観点から精密に解明することで、優れたMOF-on-MOF薄膜の実現に向けた材料設計指針を示した。昨年度に報告した配向性MOF-on-MOF薄膜の高い機能性は、上層へ形成したMOF結晶が下層MOF薄膜の結晶性や配向性を高いレベルで保持する事で実現する。そこで、3種類のCu-paddle-wheel系の MOFを用いて計 6種類の配向性MOF-on-MOF薄膜を作製し、XRD測定によってそれぞれの結晶子サイズ・面内配向度の変化を比較した。結果、上層のMOF結晶の配向度は、相対的な 上下MOF結晶間の格子定数の大小関係に影響されることを見いだした 。これらの知見が多層系でも有用である事を、3層のMOF-on-MOF薄膜を比較する事で実証している。また、配向MOF薄膜に関する研究で得られた成果を発展させ、配向COF薄膜へ合成系を拡張した。基板全面で配向した水酸化銅ナノ結晶の表面水酸基は、COFの原料であるボロン酸と水素結合する異方的な足場とみなす事ができ、基板に対して垂直にCOFシートが立ち、かつ平行な方向 (in-plane)へCOFシート間のπ-π stackingが広がる配向COF薄膜の形成が期待される。実験の結果、COF-1の配向薄膜の作製し、その界面の結合様式を解明する事で水素結合を介した新しい配向メカニズムを発見するに至った。

The Metal-organic frameworks (MOF) cm crystal was formed on the surface of the surface of the film. The temperature distribution of MOF thin films makes a variety of MOF crystal properties, and the crystal orientation of MOF-on-MOF thin films on the same substrate is very important. This year, we know that in the MOF-on-MOF film, the growth mechanism of the MOF interface is used to understand the precision of the system, and the MOF-on-MOF film is used to show the performance of the material design indicator. Yesterday's annual report showed that oriented MOF-on-MOF thin films showed high performance and high performance. Under the crystal structure of MOF thin films, the crystal properties of MOF thin films remained high. The thin films of Cu-paddle-wheel and 3 are used as MOF devices, and XRD is used to determine the in-plane orientation of the crystal. The results show that the orientation degree of the upper and lower MOF results and the size of the lattice between the upper and lower MOF results show that there are significant differences in the size of the lattice. I know that many things are useful, and 3% MOF-on-MOF film is better than other things. The results of the research on the alignment of MOF thin films and the synthesis of COF thin films. The substrate is fully oriented to water acidizing. The surface acid group, the COF raw material, the acid acid, the water, the water, the substrate, the surface, the raw material, the raw material, the acid, the water, the acid, the The results of the experiment, the results of the COF-1 alignment to the thin film, and the combination of the interface and the interface to show that the water content is combined with the introduction of the new alignment technology.

项目成果

Oriented growth of COF crystals on metal-hydroxides thin film

COF晶体在金属氢氧化物薄膜上的定向生长

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Ikigaki;K. Okada;Y. Tokudome;A. Tarzia;P. Falcaro;C. Coleman;C. Doonan;M. Takahashi
• 通讯作者: M. Takahashi

細孔修飾した配向性金属有機構造体(MOF)薄膜におけるゲスト分子の配列制御と光応答”,口頭発表

“孔改性定向金属有机框架（MOF）薄膜中客体分子排列和光响应的控制”，口头报告

• 发表时间: 2019
• 作者: 生垣賢 ;中西美晴 岡田健司 ;徳留靖明 ;高橋雅英
• 通讯作者: 高橋雅英

Oriented Covalent-organic framework (COF) films grown on metal-hydroxides”, Oral presentation

在金属氢氧化物上生长的定向共价有机骨架（COF）薄膜”，口头报告

• 发表时间: 2019
• 作者: Ken Ikigaki;Kenji Okada;Yasuaki Tokudome;Paolo Falcaro;Christopher Coleman;Andrew Tarzia;Christian Doonan;Masahide Takahashi
• 通讯作者: Masahide Takahashi

Takahashi's research group @ OPU

高桥的研究小组@OPU

水酸化物ナノ結晶表面で３次元的に配向制御されたCovalent organic framework (COF)薄膜

氢氧化物纳米晶表面具有三维取向控制的共价有机骨架（COF）薄膜

• 发表时间: 2020
• 作者: 生垣賢;岡田健司;高橋雅英
• 通讯作者: 高橋雅英