大阪府立大學

大面積でナノサイズの穴が全て同じ方向を向いた多孔質MOF薄膜の合成に、世界で初めて成功

更新日:2016年12月6日

大阪府立大學大學院工學研究科および21世紀科學研究機構/ナノメゾ材料國際共同研究所の高橋雅英教授、徳留靖明準教授と、大阪大學大學院工學研究科の岡田健司助教(2015年11月まで上記大阪府立大學の研究グループに在籍し、本成果の研究に注力)、オーストラリア(オーストラリア連邦科學産業研究機構、モナッシュ大學、アデレード大學)、オーストリア(グラーツ工科大學)の研究者らから成る國際研究チームは、無機結晶の表面でナノ多孔性の金屬有機構造體(Metal organic framework: MOF)(解説1)をエピタキシャル成長(解説2)させる技術を開発し、ナノメートル(10億分の1メートル)サイズの穴がすべて同じ方向を向き、かつ規則正しく並んだMOF多結晶薄膜の合成に成功しました。

研究成果のポイント

  • 大面積でナノサイズの穴が同じ方向を向いた多孔質MOF薄膜の合成に世界で初めて成功
  • 従來法とは一線を畫し、ナノサイズの無機結晶が配列した基板を用いることで金屬有機構造體(MOF)がエピタキシャル成長する事を発見
  • 大面積で配列したMOFのナノサイズの穴に向きを揃えて蛍光分子を導入することで、異方的な蛍光特性の発現
  • 向きが揃ったナノサイズの穴に機能性分子?高分子、金屬ナノ構造體、イオン等を詰め込むことで、新規多孔質薄膜としての利用に期待

ナノサイズの穴を持つナノ多孔性材料は、その穴の中に機能性分子を詰め込むことで、觸媒や電子あるいは光機能性材料としての応用が期待されています。機能性の分子は向きを揃えて並べることで、電子的あるいは光學的な機能性が大きく向上することがすでに知られています。長年、穴の配列を制御して機能向上を目指す試みがなされてきましたが、これまでほとんど実現されていませんでした。今回の研究成果により、cmスケール以上の大きな基板の上で規則正しく整列しているナノサイズの穴の中に、一つの穴に一つずつ機能性分子を詰め込むと、向きを揃えて規則的に並べることが可能となり、これまでに無い機能性薄膜が実現します。

なお、本研究成果は2016 年12月5日16時(ロンドン現地時間)に、英國Nature Publishing Group「Nature Materials」のオンライン速報版で公開されました。
論文タイトル:Centimetre-scale micropore alignment in oriented polycrystalline metal?organic framework films via heteroepitaxial growth

研究概要図

研究概要図

用語解説

解説1 MOF

金屬イオンと有機配位子により形成されるネットワーク構造をもつナノ多孔性材料

解説2 エピタキシャル成長

薄膜結晶成長技術のひとつで、基板となる結晶の上に結晶成長を行い、下地の基板の結晶面にそろえて配列する成長の様式

お問い合わせ

大阪府立大學 工學研究科

教授 高橋 雅英

Tel 072-254-9309 Eメール masa[at]mtr.osakafu-u.ac.jp[at]の部分を@と変えてください。
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